平面线圈、制作方法及平面变压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面线圈及其制作方法，以及使用该平面线圈的平面变压器，特别是关于一种可以连续材料制作的多层平面线圈模块。
【背景技术】
[0002]变压器是电子产品供电的重要组件。现有的变压器体积庞大，无法满足产品小型化的要求。平面变压器(Planar transformer,或称平板变压器)是在多层印刷电路板(Printed circuit board, PCB)布设铜箱等导电箱片作为绕组,堆栈而成的变压器,可以大大缩小变压器的厚度。平面变压器广泛应用于通信、计算机、工业控制、航空工程、医疗设备等产品中。不过，因平面变压器需要使用相当多层的电路板，体积仍大。且因效率不高，输出阻抗也大，容易产生噪音。如何达成平面变压器薄型化、高效率化，成为此行业亟待克服的技术难题。
[0003]台湾发明专利1357086号提供一种变压器，适于配置于一线路基板内。变压器包括一第一平面线圈及一第二平面线圈，其中第一平面线圈具有若干若干个第一绕圈，而第二平面线圈具有若干若干个第二绕圈。至少两个相邻的第一绕圈构成第一绕圈束。至少两个相邻的第二绕圈构成第二绕圈束。两者相互跨越，藉此减少平面线圈的层数。
[0004]中国发明专利CN 103081044A公开一种平面变压器，具有多层的单层、单圈绕线板，并以不同的绕线板组合，依据不同的需要，构成不同型态的平面变压器。
[0005]欧洲专利EP 2602 801A1公开一种平面变压器，具有若干单层、单圈绕线金属板，作为次级绕线，以与初级绕线组合。
[0006]欧洲专利EP 2637 183A2公开一种平面变压器，使用单层单圈绕线板作为线圈。绕线板并延伸出接垫(pad)形状，以作为层与层之间，以及与外界的连接电极。
[0007]美国专利公开案2013-278371A1公开一种平面变压器，使用若干若干单层的平面金属绕线，并将若干若干金属绕线以端子串联及定位，达成多层绕线的目的。
[0008]专利合作条约专利案WO 0070926A1也公开一种平面变压器，使用连续材料制作多层、单圈绕线板。各层之间以接垫形状的舌片串联连接。
[0009]美国专利8，237，535B2公开一种以多层线圈板或线圈层迭置组合而成的平面变压器。各线圈层包括单圈的线圈。
[0010]美国专利8，395，470B2公开一种以多层线圈板或线圈层迭置组合而成的平面变压器。各线圈层包括单圈的线圈，互相以配置在不同相对位置的接垫串联。
[0011]美国专利公开案2014/0145813公开一种平面高压变压器，利用多层的线圈板迭置组合形成。各线圈板均包括多圈的线圈。线圈的绕线起于线圈板外周，终于内周。
[0012]由平面变压器的技术现状可知，业界对于平面变压器的小型化，可谓不遗余力的开发，以摆脱现有以印刷电路板制作平面变压器的窠白。所提出的设计，多以单层绕线板，线圈板或线圈层作为组合的单元。但并无法提出一种可以根据使用上需要，透过增减线圈板或线圈层层数与绕线圈数，改变变压器电压转换比例的平面变压器结构。现有技术也没有提出一种可以连续材料制作平面线圈的技术。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在提供一种使用连续材料制作的多层平面线圈架构。
[0014]本发明另一目的在提供一种容易因应使用上的不同需求，改变平面线圈的层数与圈数的平面线圈。
[0015]本发明的目的也在提供一种使用连续材料制作多层平面线圈的方法。
[0016]本发明的目的更在提供一种具有上述优点的平面变压器。
[0017]本发明的平面线圈，包括由连续材料形成的:内侧线圈堆栈、外侧线圈堆栈以及串联两者的连接部。该内侧线圈堆栈与该外侧线圈堆栈各包括若干串联连接的平面线圈层。各线圈层内的绕线实质上位于同一平面。该连接部在相同高度连接该内侧线圈堆栈与该外侧线圈堆栈的绕线。该内侧或外侧线圈堆栈还可包括一延伸的接垫。该平面线圈还可包括位于任二线圈层间的绝缘垫片。
[0018]该平面线圈还可包括串联连接于该内侧线圈堆栈与该外侧线圈堆栈间的一个或多个线圈堆栈。
[0019]在本发明的实例中，各线圈堆栈中的线圈层各包括以矩形、多边形或圆形所形成的绕线。另外，在本发明的较佳实例中，两线圈堆栈所包含的绕线圈数相同。
[0020]在本发明的较佳实例中，该绝缘垫片形成一切口，以供该线圈层内的绕线嵌入。
[0021]在本发明的较佳实例中，各线圈堆栈的绕线包括包覆该绕线材料的电气绝缘材料。
[0022]本发明的平面线圈制作方法包括:以一连续材料向第一方向形成一内侧线圈堆栈；该线圈堆栈包括若干串联连接，并向该第一方向堆栈的平面线圈层；延伸该内侧线圈堆栈的绕线至该内侧线圈堆栈外侧；在该外侧向反于该第一方向的第二方向形成一外侧堆栈；及该线圈堆栈包括若干串联连接，并向该第二方向堆栈的平面线圈层。在本发明的某些实例中，该方法还包括在该内侧线圈堆栈的绕线自由端形成一接垫的步骤。该方法也可包括在该外侧线圈堆栈的绕线自由端形成一接垫的步骤。
[0023]该方法还可包括形成串联连接于该内侧线圈堆栈与该外侧线圈堆栈间的一个或多个线圈堆栈的步骤。
[0024]该方法还可包括在任二线圈层间提供绝缘垫片的步骤。该绝缘垫片可形成一切口，以供该线圈层内的绕线嵌入。
[0025]在本发明的实例中，各线圈堆栈中的线圈层各包括以矩形、多边形或圆形所形成的绕线。该两线圈堆栈所含有的绕线圈数可为相同。各线圈堆栈的绕线可包括包覆该绕线材料的电气绝缘材料。
[0026]一种使用本发明平面线圈的平面变压器可包括该平面线圈，至少一第二线圈，以及一铁心。该平面线圈与该第二线圈迭置，该铁心向垂直该二线圈所在平面的方向延伸，并穿过该二线圈的中部。该平面变压器还可包括一金属壳体，包覆该铁心及该二线圈的线圈部分。在本发明的一些实例中，该第二线圈为本发明的平面线圈。
[0027]上述及其他本发明的目的及优点，可由以下详细说明并参见附图，而更加清楚。
【附图说明】
[0028]图1为本发明平面线圈的较佳实施方式的结构示意图。
[0029]图2A至图2C为图1的平面线圈的制作方法的较佳实施方式的流程示意图。
[0030]图3为本发明平面变压器的较佳实施方式的结构示意图。
[0031]标号说明
[0032]10内侧线圈堆栈
[0033]11、21 接垫
[0034]12、22 绕线
[0035]13、13 绕线
[0036]20外侧线圈堆栈
[0037]23、23 绕线
[0038]30连接部
[0039]100 平面线圈
[0040]200 第二线圈
[0041]300 铁心
[0042]410 上壳体
[0043]420 下壳体
【具体实施方式】
[0044]下面将结合附图以及【具体实施方式】，对本发明做进一步描述:
[0045]以下根据【附图说明】本发明平面线圈及其制法，以及使用该平面线圈的平面变压器的多种实施例。但须说明，本发明对于实施例的说明，仅用于说明本发明的基本架构与可能的应用，并非用来限制本发明的范围。
[0046]本发明提出一种平面线圈的新颖结构。本发明供平面变压器使用的平面线圈，可以利用一连续材料制作。在本发明所提出的平面线圈架构下，该连续材料平面线圈所含的绕线层数，乃至于各层的圈数，可以根据应用上的需求，任意决定。本发明提供了一种实质上可为不限圈数，不限层数的平面线圈结构。
[0047]本发明的平面变压器的线圈，为一种以连续材料制作的平面线圈。由于可以利用连续材料制作，故可使用简单的工作机器，在设定例如层数、圈数、层距与圈距等参数之后，连续大量制作。
[0048]图1即显示本发明平面线圈的一实施例的结构示意图。图中显示根据本发明实施例制作完成的平面线圈100。该平面线圈100包括由连续材料形成的:内侧线圈堆栈10、夕卜侧线圈堆栈20以及串联两者的连接部30。该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20各包括若干串联连接的平面线圈层。各线圈层内的绕线实质上位于同一平面。该连接部30在相同高度连接该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20的绕线12、22。该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20各包括一延伸的接垫11、21。图中显示两接垫11、21位于相同平面。这是因为该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20具有相同数量的线圈层。两接垫11、21均可延伸至一平面，以利于表面黏着加工。
[0049]图中所示的平面线圈100虽然含有内外两侧线圈堆栈，但本行业人士均可理解，在该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20之间，还可包括若干的线圈堆栈。也就是说，本发明的平面线圈100并不限于双层结构。不过，介于该内侧线圈堆栈10与该外侧线圈堆栈20之间的线圈堆栈，数量优选为偶数。如此可使该接垫11、21由相同平面延伸出该平面线圈100的结构。当然，使该接垫11、21由上下不同平面延伸出该平面线圈100的结构，也无不可。但视该线圈绕线材料设计上的宽度、所需平面线圈的电压转换比例，铁心的直径、以及应用时变压器的尺寸而定，所含的线圈堆栈数量不宜太多。
[0050]该平面线圈100的内侧线圈堆栈10与外侧线圈堆栈20所包含的线圈层层数，并无任何限制。视该线圈绕线材料厚度与所需电压转换比例，以及应用时的功率而定，该平面线圈100的线圈