专利名称：可变电感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变电感器，尤其涉及一种可用于各种高频及微波电路的可变电感器。
背景技术：
在电子器件家族里，可调电感器的存在使电子回路的制作变得更加灵活，方便。在几百MHz以下的电子回路中，可调电感器已得到广泛的应用，如匹配电路、调谐电路等。可是当使用频率在更高时，比如几千MHz以上，现有的集中参数可调电感器已不能反映电感的特性，频率特性变坏，Q值变小，已失去电感使用效能。于是本申请人于2004年5月10日提交了可调电感器的专利申请，授权号ZL 200410027166. 9，但该可调电感器很难做到更高的Q值；本人申请人于2006年12月12日提交了分段可调电感器的专利申请，授权号ZL200610156510. 3，但该分段可调电感器的体积较大，射频信号通过的路径较长，会增加不必要的信号插入损耗。本申请人于2008年7 月28日提交了电参数调节系统和装置的专利申请，申请号=200810144258. 3，该电调节装置虽然克服了前面的弱点，但其电感量不能连续变化。另外，现有的可调电感器的电感是以铜漆包线绕制而成，中间加磁芯，其问题在于体积大，很难满足射频电路小型化的要求，我们知道射频系统的电路一般都需要屏蔽金属盒，器件的体积(高度)越大，占有的空间越大，其屏蔽盒的加工成本越大；由于该电感是铜线绕制的电感，不是射频微带线，其射频特性作不高，其自谐振频率在几个GHz，但其工作频率很难做到2GHz以上，另外为了保持线圈的气密性和固定性，一般用树胶灌注其支架，其线圈的支架不能耐高温，只适合于手工焊接和波峰焊接，不适合回流焊自动焊接。若选用高温材料灌注，其灌注成本又非常高；还有,铜丝绕线的加工复杂,大批量生产,需要很多台机器同时工作，费时费工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可变电感器，其应用在更高的频段，Q值更高，体积小，可连续调节电感量，适合于大批量工业化生产。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种可变电感器，其包括基板、芯体，其特征在于该可变电感器还包括印制在该基板上的电感和该电感的一对电极、在该基板上有一个孔、该芯体插入在该孔内、并且延该孔的长度方向移动。本发明的有益效果是可以连续改变电感的电感量，工作频率高，电感的Q值高,气密性好,体积小,加工成本低,适合于大批量工业化生产，并且可以回流焊自动表贴 (SMT)。因此本发明具有以下优点a.在高频及微波频段实现了电感量的连续可变；b.由于电感是印制在多层基板内，电感线圈间没有空气，气密性好，Q值高；
d.由于整体构成只有基板和芯体，便于回流焊自动表贴(SMT);e.构造简单，制作成本低，便于大批量工业化生产，便于各种电路使用；f.适用于各种调谐回路，滤波器电路，匹配回路，核磁共振，相控阵天线；i.适用于要求电感量精度高，而固定电感偏差大，有时需要回路各部分调整用以 满足全体电路特性的情况；
图I是本发明第一实施方式的可变电感器的底层结构示意图。图2是本发明第一实施方式的可变电感器的基板的第2层的结构示意图。图3到图9是本发明第一实施方式的可变电感器的基板的第3层到第8层的结构 示意图。图10是本发明第一实施方式的可变电感器的基板和电感的透视结构示意图。图11是本发明第一实施方式的可变电感器的芯体的结构示意图。图12是本发明第一实施方式的可变电感器的芯体的另一个结构示意图。图13是本发明第一实施方式的可变电感器的透视结构示意图。图14是本发明第一实施方式的可变电感器的截面结构示意图。图15是本发明第一实施方式的可变电感器的加固结构示意图。。图16是本发明第二实施方式的可变电感器的底层结构示意图。。图17到图20是本发明第二实施方式的可变电感器的基板的其它层上的电感连接 结构示意图。图21是本发明第二实施方式的可变电感器的基板和电感的透视结构示意图。图22是本发明第二实施方式的可变电感器的截面结构示意图。图23是本发明第二实施方式的可变电感器的透视结构示意图。
具体实施例方式本发明第一实施方式的可变电感器，其包括基板1，印制在该基板上的电感6，该 电感6的一对电极3,4、芯体7。该基板可以是一层或多层的PCB。本实施方式中的PCB是 9层PCB板，该电感6是一个印制(或称为印刷)在9层PCB里的金属微带线(简称为金属 线)，其形状是一个线圈，该印制的微带线的宽窄可决定该电感6的功率的大小和电感量的 大小。在该基板I上有一个孔，本实施方式是在该基板I的中心部开有一个孔2,该孔2可 以是圆孔、方孔或三角孔等其它形状的孔。本实施例是一个圆孔，圆孔便于加工。该圆孔的 半径要小于该电感6线圈的半径。该芯体7也是一个圆柱体，该芯体7也可以是方柱体、三 角柱体等其它形状的柱体，该圆孔2与该芯体7的直径相同，该芯体插入在该孔2内，并且 延该孔的长度(或称为深度)方向移动，即通过调节该芯体7插入该圆孔2的深度，来改变 该电感6的电感量，从而达到电感可变的目的。该圆孔的直径要小于该电感6的直径。该 基板I也可以用高温陶瓷基板、低温陶瓷基板或硅半导体材料基板等基板。该电感也可印 制在该高温陶瓷或低温陶瓷基板上，通过高温陶瓷烧结工艺或低温陶瓷烧结工艺(LTCC工 艺)制作而成，或通过薄膜溅射工艺等其它工艺制作在基板上。通过薄膜工艺制作的电感， 其频率特性很高，可以达到几十GHz (几十1000MHz)。
该电感6不同于用导线绕制的线圈电感，该电感6是在多层射频基板上印制的微带线电感，该电感6的形状可以是圆形、方形或三角形，其频率工作频率可以做得很高，其工作频率很容易做到2GHz以上。若选用多次陶瓷基板，其射频工作频率可做到几十个GHz。 由于该基板I是多层基板，在一张大的基板上一次可印制几千个该电感6的单元，然后象切豆腐一样，切割成数千个电感单元，制造成本低，非常适合于大批量工业化生产。又由于该基板可选用射频基板，比如最常用的PTFE基板，陶瓷基板，其材料都是耐几百度高温的射频基板，适合于回流焊自动表贴(SMT)。我们知道绕制的线圈电感，其大批量生产费时费工，且体积大，这样的电感受其气密性和分布参数的影响，其频率特性很难做高，当频率很高时，信号的损耗过大，甚至会失去电感的作用。请参阅图1，本发明第一实施方式的可变电感器的底层结构示意图。该基板I的底层上，印制有该电感6的一对电极3，4。该电极4上有一个金属连接孔5，通过该金属连接孔5可以与该底层上面的另一层上的电路连接。该电极3通过印制在该基板上的金属线与金属连接孔5-1相连接，通过该金属连接孔5-1可以与该底层上面的另一层上的电路连接。 该印刷金属线是该电感6的一部分。请参阅图2，本发明第一实施方式的可变电感器的基板的第2层的结构示意图。该基板I的底层之上称为第2层。在第2层上有金属连接孔5-1，通过该层上印制的印刷金属线与金属连接孔5-2连接，通过该金属连接孔5-2与其上面的一层上的电路连接。请参阅图3到图9，本发明第一实施方式的可变电感器的基板的第3层到第8层的结构示意图，其说明与图2的说明相似。即通过第3层上的金属连接孔5-2与该层印制的金属线连接，再与5-3连接，5-3又顺次与5-4，5-5，5-6, 5-7, 5-8, 5-9连接。这样的连接是按同一方向制作的，本实施例是顺时针方向连接；也可以同时按逆时针方向制作，保持同一方向制作电感，其可变电感的效果才能最佳的体现。从金属连接孔5-9再连接到金属连接孔5,与电极4相连接,从而在该多层PCB板上形成一个电感6,由于是在PCB板上制做的电感，当PCB板选用射频特性好的材料后，该电感6的射频特性可以做得很好，频率可以做得很高。采用类似的方法，该电感6也可以做在高温陶瓷或低温陶瓷等高介电常数的材料上， 其尺寸可以做得更小。请参阅图10，本发明第一实施方式的可变电感器的基板和电感的透视结构示意图。该基板I的中心部有一个孔2，该电感印制在该基板I内(9层PCB板上)，该电感6的一对电极3，4印制在该基板I的底层上。由于该电感6是印制在该基板I上，该基板I是靠高温多层压接(粘合压接)在一起，在该电感6的四周及线圈与线圈之间没有空气，气密性很好,且耐高温,该电感6的Q值可以做的很高。请参阅图11，本发明第一实施方式的可变电感器的芯体的结构示意图。该芯体7 是一个圆柱体，将该芯体7插入该基板I的该(圆)孔2内，并且延该孔2的长度(或称为深度)方向移动，即通过手动改变(或移动)该芯体7插入该孔2内的深度，可改变该电感 6的电感量，即改变该芯体7与该电感6的空间相交部分的长度，就可以起到改变电感量的作用。该芯体7可以是磁性芯体、铝芯体或铜芯体等其它材料的芯体。磁性芯体又有永久磁性芯体、铁氧体的磁性芯体、铁粉芯体(常用的铁粉芯体是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成)。比如将铁氧体的磁性芯体、插入到该孔2内，插入的越深(与该电感6的空间相交部分越大)，电感量越大，反之越小。但对于招芯体来讲，插入的越深(与该电感6的空间相交部分越大)，电感量越小，反之越大。根据可变电感应用领域的不同，可选用不同材料的芯体，均可达到电感可变的目的。请参阅图12，本发明第一实施方式的可变电感器的芯体的另一个结构示意图。为了便于调节，将该芯体7加工成罗纹状7-1，上部还有一个螺丝口 7-2，这样转动调节更方便。电感量调到所需电感量后，用胶将该芯体7固定，可以起到防震的作用。为了便于多次调节，在该孔2内增加一个有机树脂的罗纹套(无图示)，该芯体的外径比没有加套前要小， 要与该套匹配。这样便于多次调节。该芯体的形状可以是圆柱体、方柱体或三角柱体等柱体。请参阅图13，本发明第一实施方式的可变电感器的透视结构示意图。该芯体7插入该圆孔2内，通过延该孔2的长度方向移动该芯体7，可以改变该电感6的电感量。由于用多层基板印制电感，射频特性好，Q值高，加工方便，尺寸可以做的很小，还可以采用自动表贴(SMT或SMD表贴)，很方便地安装在所需系统里。请参阅图14，本发明第一实施方式的可变电感器的截面结构示意图。该芯体7插入该圆孔2内，通过延该孔2的长度方向移动该芯体7，即通过调节该芯体7的深度，可以改变该电感6的电感量。请参阅图15，本发明第一实施方式的可变电感器的加固结构示意图。由于是可变电感器，改变电感量时有机械扭力，为了表贴的牢固，在该基板I的底层增加一些焊接点 10，11，目的是防止该基板I从被焊接的基板上脱落或松动。本发明第二实施方式的可变电感器，在该基本I的同一层上可以印制多圈电感， 但每一圈的连接还是同一方向，比如都是按顺时针或都是按逆时针。这样可以节省基板材料。但该基板I不能太薄，否则调节该芯体7时，电感的变化量太大，不易细调。请参阅图16，本发明第二实施方式的可变电感器的底层结构示意图。该基板I的底层上，印制有该电感6的一对电极3，4。该电极3通过印制在该基板上的印刷金属线与金属连接孔5-1相连接，通过该金属连接孔5-1可以与该底层上的另一层上的电路连接。该印刷金属线是该电感6的一部分。该电极4与该电感6的另一端相连接。本实施方式的基板I的每一层PCB板可选用双面板，即每一层的顶层和底层都可以印制有电路。层与层间用绝缘粘接片8来压接。请参阅图17到图20，本发明第二实施方式的可变电感器的基板的其它层上的电感连接结构示意图。各层上印制(印刷)的电感的连接方法与第一实施方式上相似。即 通过金属连接孔5-1与该层的印刷金属线连接，再与5-3连接，5-3又顺次与5-4，5-5, 5-6, 5-7，5-8，5-9，5-10，5_11连接，最后通过5_11与该电感6的另一电极4相连接，从而在该基板I上形成一个多层印刷电路制成的电感。这样要说明的是该电感6的外圈的半径要大于该电感6的内圈的半径，内圈的半径要大于该圆孔的半径。该电感6按同一个方向绕着该圆孔2转，这样的电感在插入该芯体7后，该芯体7对该电感的影响最大，可变电感的效果佳。用同样的方法，在该基板I的各层上可以印制多圈电感。对于该基本1，选用一层基板也可以达到改变电感量的目的，比如该电感6是一个I层多圈的电感，通过调节该芯体7的高度位置也可以改变该电感6的电感量。另外，该芯体7的位置不一定要在该电感6的中心部，在该电感6的旁边(外部)也可以起到改变该电感6的电感量的作用，但效果会差一些。另外，该电感6的形状不限定是圆形印刷线圈，也可以是方形印刷线圈、三角形印刷线
6圈或其它形状的印刷线圈。请参阅图21，本发明第二实施方式的可变电感器的基板和电感的透视结构示意图。该基板I的中心部有一个孔2，该电感印制在该基板I内(5层PCB板上)，该电感6的一对电极3，4印制在该基板I的底层上。请参阅图22，本发明第二实施方式的可变电感器的截面结构示意图。图中斜线表示的部分是用于层间粘合的该绝缘粘接片8。顶层的板材的厚度选用较厚的材料，目的是为了便于该芯体7调节和更方便固定该芯体7。因为若该基板I太薄，该芯体7不好调节和固定，甚至会脱落。选用较厚的顶层板材可以解决这一问题。请参阅图23，本发明第二实施方式的可变电感器的透视结构示意图。通过改变该芯体7的高度，即通过延该孔2的长度方向移动该芯体7，可以改变该电感6的电感量。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种可变电感器，其包括基板、芯体、其特征在于该可变电感器还包括印制在该基板上的电感和该电感的一对电极、在该基板上有一个孔、该芯体插入在该孔内、并且延该孔的长度方向移动。
2.根据权利要求I所述的可变电感器，其特征在于该芯体是磁性芯体、铝芯体或铜芯体。
3.根据权利要求I所述的可变电感器，其特征在于该基板是多层基板；该基板是PCB 板、高温陶瓷基板或低温陶瓷基板。
4.根据权利要求I所述的可变电感器，其特征在于该电感的形状是圆形、方形或三角形。
5.根据权利要求I所述的可变电感器，其特征在于该芯体的形状是圆柱体、方柱体或三角柱体；该芯体带有螺纹，该芯体的顶部有一个螺丝口。
6.根据权利要求I所述的可变电感器，其特征在于该基板上的孔是一个圆孔、方孔或三角形孔，该孔的位置在该基板的中心部位，或该孔的位置在该电感的旁边 。
全文摘要
本发明公开了一种可变电感器，其包括基板、芯体、该可变电感器还包括印制在该基板上的电感和该电感的一对电极、在该基板上有一个孔、该芯体插入在该孔内、并且延该孔的长度方向移动，通过改变该芯体的位置实现了高频微波的电感量的连续可变。
文档编号H01F21/02GK102610365SQ20111026310
公开日2012年7月25日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年7月19日
发明者阎跃军 申请人:深圳市研通高频技术有限公司