一种线圈结构及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种线圈结构及其制作方法，所述线圈结构是包含若干个导片及绝缘材料。所述导片是相互堆叠并电性连接，以形成所述线圈结构。所述导片是将铜箔以冲压成型工法所制成，且其形状为环绕形成不足一回圈。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】一种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，尤其涉及的是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。在绕线工序的前，必须先制作绕线用的铜线。铜线的制作是利用铜原料本身所具有的延展性，利用设备将铜原料反覆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，将绝缘漆烤乾，并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，所述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；另电子在导线内进行移动时，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，亦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，导体的中心部份几乎没有电流通过。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。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，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。
[0008]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种线圈结构，应用于电感元件中，包括:
若干个导片，所述导片是以环绕的方式形成不足一回圈；
绝缘材料，是涂附于所述导片上，且外露所述导片的两端，并使未涂附所述绝缘材料的所述导片的两端分别形成焊点；
其中，所述导片是相互堆叠，而所述相互堆叠的导片是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，以形成所述线圈结构，且所述相互堆叠的导片中未电性连接的焊点是作为所述线圈结构的接脚。
[0009]作为优选方案，所述导片所形成的形状是为包含圆形或三个以下转折部的多边形。
[0010]作为优选方案，所述转折部的转折角度为90度。
[0011]作为优选方案，所述导片是将铜箔以冲压成型工法所制成，且所述导片是共平面地环绕形成所述回圈。
[0012]作为优选方案，电流通过所述相互堆叠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。
[0013]作为优选方案，作为所述线圈结构的接脚的导片的厚度是小于所述线圈结构的其他导片的厚度。
[0014]一种线圈结构的制作方法，包括下列步骤:
八、将铜箔以冲压成型工法制成若干个导片，且所述导片是以环绕的方式形成不足一回圈；
8、将绝缘材料涂附于所述导片上且外露所述导片的两端，并使未涂附所述绝缘材料的所述导片的两端分别形成焊点；
〇、将所述导片相互堆叠，且利用所述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，以形成所述线圈结构，并使电流通过所述相互堆叠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；
0、将所述线圈结构的外侧再次涂附所述绝缘材料，并外露所述导片中未电性连接的焊点作为所述线圈结构的接脚。
[0015]作为优选方案，所述导片所形成的形状是为圆形或包含三个以下转折部的多边形。
[0016]作为优选方案，所述转折部的转折角度为90度。
[0017]作为优选方案，作为所述线圈结构接脚的导片的厚度是小于所述线圈结构的其他导片的厚度，且所述导片是共平面地环绕形成所述回圈。
[0018]本发明的有益效果:
相较于已知技术，本发明的线圈结构及其制作方法，可有效解决已知技术中绕制线圈时，可能会破坏绝缘漆膜而有线圈短路之问题；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】
[0019]图1是本发明一种线圈结构较佳实施例1的分解示意图。
[0020]图2是本发明一种线圈结构较佳实施例2的分解示意图。
[0021]图3是本发明一种线圈结构较佳实施例2的组合示意图。
[0022]图4是本发明一种线圈结构较佳实施例3的分解示意图。
[0023]图5是本发明一种线圈结构的制作方法较佳实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供了一种线圈结构及其制作方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]请参阅图1，图1为本发明线圈结构较佳实施例1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材料。
[0026]本发明较佳实施例中，线圈结构是具有四个导片11、12、13、14以及涂附于所述导片11、12、13、14上的绝缘材料15，而所述导片11、12、13、14涂附绝缘材料15后，分别外露所述导片11、12、13、14的两端。换言之，绝缘材料15是部分涂附于导片11、12、13、14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并未涂附绝缘材料15 ；同样，位于导片12两端的焊点122未涂附绝缘材料15 ；位于导片13两端的焊点131未涂附绝缘材料15 ；位于导片14两端的焊点141、142未涂附绝缘材料15。而焊点112、121、132亦可不涂附绝缘材料15，图1仅为例示，本发明并不以此为限。
[0027]导片11、12、13、14主要材质为铜箔，制成的方式是采用五金端子成型技术，直接将铜箔以冲压成型工法制成导片11、12、13、14。而导片11、12、13、14冲压成型的形状，是使导片11、12、13、14以环绕的方式形成不足一回圈(即一回圈以下)，且所述导片11、12、13、14是共平面地环绕形成所述回圈，即导片11整体是位于同一水平面，导片12、13、14亦同，此为冲压成型工法所致。
[0028]本发明较佳实施例中，导片11即从焊点111开始延伸，经过数个转折部16改变延伸方向。而导片11形成一回圈以下的形状，是指经过的转折部16达到三个以下。图1中所示的导片11即具有三个转折部16，且所述转折部16的转折角度为90度，因此导片11是环绕了接近一个回圈，形成正方形，即所述导片11各边的边长皆等长。若所述导片11、12、13、14具有超过三个以上的转折部16，以导片11具有四个转折部16为例，则导片11的焊点112在延伸转折后会触碰到导片11的焊点111，或是延伸后焊点112会重叠于一开始的焊点111延伸出的部位，会造成导片11整体无法位于同一平面上，且亦无法以冲压成型工法制作出这样的导片，故所述导片11、12、13、14的转折部16的数量应为三个以下较佳。但本发明并不以转折部16的数量、回圈的圈数、转折部16的转折角度为限。图1中所示的导片11亦可仅具有二个转折部，只要导片11、12、13、14以环绕的方式形成一回圈以下的多边形即可。此外，多边形亦可为三角形等。若为三角形，则转折角度为60度，转折部的数量可为广2个。
[0029]而环绕的方向，导片11是由焊点111开始环绕至焊点112，方向为顺时针；导片12是由焊点122开始环绕至焊点121，方向为顺时针；导片13是由焊点131开始环绕至焊点132，方向为顺时针；导片14是由焊点142开始环绕至焊点141，方向为顺时针。将所述导片11、12、13、14相互堆叠以组成本发明较佳实施例的线圈结构，例如将导片13堆叠于导片14之上，并将导片13的焊点132电性连接导片14的焊点142 ；将导片12堆叠于导片13之上，并将导片12的焊点121电性连接导片13的焊点131 ；将导片11堆叠在导片12之上，并将导片11的焊点112电性连接导片12的焊点122。换言之，导片11、12、13、14是相互堆叠以形成线圈结构，所述导片11、12、13、14的焊点电性连接的方式，是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。未电性连接的导片11的焊点111以及导片14的焊点141，则作为线圈结构的接脚。在完成导片11、12、13、14的堆叠与电性连接形成线圈结构后，所述线圈结构外再次涂附绝缘材料15，因为焊点111、141必须作为线圈结构的接脚，因此再次涂附所述绝缘材料15时要注意不可涂附在焊点111、141上。
[0030]本发明较佳实施例中，以导片11、12为例，所谓的电性连接是可使用焊锡与电烙铁将焊点112、122连接在一起，亦可采用使焊点112、122接触后在焊点112、122外部涂附固定胶使焊点112、122之间为导通的电路，其余导片12、13、14之间的电性连接方式亦同上所述，且本发明并不以电性连接的方式为限。在将导片11、12、13、14相互堆叠组成线圈结构后，电流通过所述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141流出时，其流动方向在导片11、12、13、14内皆同为顺时针，反之为逆时针。
[0031]本发明较佳实施例中，导片11、12、13、14是将铜箔以冲压成型工法所制成的扁平形状，导片11、12、13、14的厚度相较于已知技术中的铜线的直径而言是更薄的。由于导片
11、12、13、14为扁平形状以及其厚度比已知技术中的铜线的直径还要薄的技术特点，其所产生的集肤效应必然低于已知技术中的铜线所产生的集肤效应。因此，本发明较佳实施例的线圈结构相较于已知技术中的铜线，电感元件的工作效率会较佳。此外，导片11、12、13、14在组成线圈结构时，不需再延展导片11、12、13、14，而是直接将导片11、12、13、14相互堆叠并电性连接各导片的焊点来组成线圈结构。因此，可避免已知技术中绕制线圈时，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。
[0032]请参阅图2及图3，本发明较佳实施例2中，作为所述线圈结构接脚的导片的厚度，必须小于其他导片的厚度。详言之，导片11、14的厚度!II必须小于导片12、13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11、14分别有焊点111、141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11、14的厚度!II必须要薄到能够弯折。另外导片12、13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11、14厚度!II必须小于导片12、13厚度的设计，以便在厚度和易于弯折之间取得一平衡点，例如导片11、14厚度的设计为0.2^0.3(^1之间，导片12、13厚度的设计在0.8(^1左右，且采用冲压成型工法制成的导片，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，本发明较佳实施例是在导片11下再贴附有导片17并使两者电性连接，导片17的形状与导片11 一致，且导片17与导片11的连接面并无涂附绝缘材料。因此当导片17组合至导片11后，可以得到焊点111的厚度(?)是薄于除焊点111外的组合后导片的厚度(犯+阳)，例如导片11厚度为
0.20111,导片12厚度为0.80111,则导片17厚度即可设计成0.60111,并使导片17组合导片11后的厚度如+阳)，能与其他导片12、13的厚度￠12)相同。如此一来，导片11的焊点111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17并非一定得贴附在导片11与导片12之间，亦可贴附在导片11上，即作为线圈结构的最外层，本发明并不以此为限。导片14与导片18的设计，亦相同于导片11与导片17，在此不再赘述。
[0033]这样的厚度所组成的线圈结构，相较于已知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已知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已知技术中铜线的直径。因此，采用本发明的线圈结构组成的电感元件，亦可有效降低产品高度。
[0034]本发明较佳实施例中组成线圈结构，是将焊点171电性连接焊点122、焊点121电性连接焊点131、焊点132电性连接焊点181。必须注意的是，非电性连接的两焊点之间必须以绝缘材料作阻隔，以免使原本不该接触的两个焊点接触，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，即不可涂附绝缘材料；非电性连接的另一面，则要涂附绝缘材料。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12、13的组合在导片12、13之间即可，只要确保各导片间有涂附绝缘材料以防止短路即可，本发明并不限制导片的数目。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171及焊点122电性连接后，并非对应于焊点121及焊点131电性连接后的位置，而是有错开一段距离。此是为了防止将焊点电性连接时，涂附在焊点上的绝缘材料如有涂附不均，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，本发明较佳实施例中的部分焊点可为单面涂附绝缘材料，且为错位设计，以防止上述短路的情形。
[0035]本发明的导片亦不需限定在具有转折部的多边形的形式，亦可为圆形，如图4所示。本发明较佳实施例3中，导片31是从焊点311以圆的形状顺时针环绕至焊点312，导片31除焊点311、312外涂附有绝缘材料35 ；导片32是从焊点322以圆的形状顺时针环绕至焊点321，导片32除了焊点321、322外涂附有绝缘材料35 ；导片33是从焊点331以圆的形状顺时针环绕至焊点332，导片33除了焊点331、332外涂附有绝缘材料35 ；导片34是从焊点342以圆的形状顺时针环绕至焊点341，导片除了焊点341、342外涂附有绝缘材料35。而上述焊点312、321、332为单面涂附绝缘材料，与焊点之间电性连接的面是不可涂附绝缘材料的。而导片31、32、33、34是环绕一回圈以下。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，其余技术特点皆相同，在此不再赘述。
[0036]本发明还提供一种线圈结构的制作方法较佳实施例，请参阅图5所揭示的流程图。具体为:
步骤301:将铜箔以冲压成型工法制成若干个导片，且所述导片是以环绕的方式形成不足一回圈；
步骤302:将绝缘材料涂附于所述导片上且外露所述导片的两端，并使未涂附所述绝缘材料的所述导片的两端分别形成焊点；
步骤303:将所述导片相互堆叠，且利用所述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，以形成所述线圈结构，并使电流通过相互堆叠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:将所述线圈结构的外侧再次涂附所述绝缘材料，并外露所述导片中未电性连接的焊点作为所述线圈结构的接脚。
[0037]在步骤301中，所述导片所形成的形状是为包含圆形或三个以下转折部的多边形，在本发明较佳实施例中，转折部的转折角度为90度，以形成正方形的导片，但本发明并不以此为限，且所述导片是共平面地环绕形成所述回圈。
[0038]在步骤303中，将所述导片相互堆叠，作为所述线圈结构接脚的导片的厚度是小于线圈结构的其他导片的厚度。此是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。
[0039]而在步骤304中，再次涂附绝缘材料是为了加强绝缘材料的厚度，防止因为绝缘材料过薄而有脱落造成短路的风险。且再次涂附绝缘材料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。
[0040]综上所述，本发明所提供的一种线圈结构及其制作方法，可有效解决已知技术中绕制线圈时，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。而本发明采用冲压成型工法，亦可避免如已知技术中的绕线工序必须采用额外的人工或设备，以节省制作成本。此外，本发明所揭示的导片厚度是薄于已知技术中的铜线直径，因此采用本发明的线圈结构所组成的电感元件，其整体高度是低于已知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。
[0041]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【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，所述导片是以环绕的方式形成不足一回圈； 绝缘材料，是涂附于所述导片上，且外露所述导片的两端，并使未涂附所述绝缘材料的所述导片的两端分别形成焊点； 其中，所述导片是相互堆叠，而所述相互堆叠的导片是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，以形成所述线圈结构，且所述相互堆叠的导片中未电性连接的焊点是作为所述线圈结构的接脚。
2.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述导片所形成的形状是为包含圆形或三个以下转折部的多边形。
3.根据权利要求2所述的线圈结构，其特征在于，所述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，所述导片是将铜箔以冲压成型工法所制成，且所述导片是共平面地环绕形成所述回圈。
5.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，电流通过所述相互堆叠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，作为所述线圈结构的接脚的导片的厚度是小于所述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，包括下列步骤: A、将铜箔以冲压成型工法制成若干个导片，且所述导片是以环绕的方式形成不足一回圈； B、将绝缘材料涂附于所述导片上且外露所述导片的两端，并使未涂附所述绝缘材料的所述导片的两端分别形成焊点； C、将所述导片相互堆叠，且利用所述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，以形成所述线圈结构，并使电流通过所述相互堆叠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； D、将所述线圈结构的外侧再次涂附所述绝缘材料，并外露所述导片中未电性连接的焊点作为所述线圈结构的接脚。
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，所述导片所形成的形状是为圆形或包含三个以下转折部的多边形。
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，所述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，作为所述线圈结构接脚的导片的厚度是小于所述线圈结构的其他导片的厚度，且所述导片是共平面地环绕形成所述回圈。
【文档编号】H01F41/04GK104425111SQ201310399461
【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