一种叠层片式电感器

技术领域

本发明涉及电子元器件领域，尤其是一种叠层片式电感器设计。

背景技术

随着电子科技的不断发展，在智能手机、平板终端等电子产品逐步提升品质需求，其必不可少的电子元器件也开始向高频化、小型化、高功率化的方向前进，而电子元器件中包含的电感器也进行了技术改进，从以前在磁性中芯上缠绕线圈导体，逐渐演变为现在交替叠放电极圈导体的叠层电感器。叠层电感器的主要参数包括适合用途的电感量、高自谐振频率(Self-Resonant Frequency，SRF)和品质因数(Quality Factor，Q)。叠层片式电感的自谐振频率点是由电感的电感值和电容值共同决定的。在设计片式电感的自谐振电路时，需要先确定所需的自谐振频率，然后根据公式

在现有的电感器设计中，大部分电感器以目标感量为设计导向，设计阶段并未考虑产品的自谐振频率，无法实现电感器的自谐振频率调整。

发明内容

本发明提供一种叠层片式电感器，以实现电感器SRF的调整，通过调整电感相关设计参数以满足电感器的自谐振频率调整。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种叠层片式电感器，包括保护层、绝缘层、电极线圈和端电极；

其中，所述保护层内部含有所述若干绝缘层；

所述绝缘层由上到下叠层设置；每个所述绝缘层中均埋置一相同形状的电极线圈；所述绝缘层内设置导电孔，用于连接导通相邻绝缘层内的各电极线圈；

所述绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离为第一预设值；

所述保护层与电极线圈之间的最短水平距离为第二预设值；

所述端电极包括第一端电极和第二端电极，用于将电极线圈与外界电极连接；

其中，所述第一预设值是根据所述叠层片式电感器的电容值和电极线圈的水平截面面积而计算获得；所述第二预设值是根据所述叠层片式电感器的电感值、电极线圈的水平截面面积和电极线圈的长度而计算获得。

本发明通过提供了一种叠层片式电感器，通过若干内部埋置相同形状电极线圈层的绝缘层叠层设置，并含有导电孔用于导通相邻绝缘层内的电极线圈；多个电极线圈按图案依次排列组成，并通过端电极将电极线圈与外界电极连接。其中，绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离可进行调整，而该距离决定了叠层片式电感器的寄生电容值；保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可进行调整，而该距离决定了电极线圈的半径，而电极线圈的半径决定了叠层片式电感器的电感值。通过叠层片式电感器的寄生电容值和电感值进一步决定了叠层片式电感器的自谐振频率。故而本发明通过以上连接方式组成一个绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离、保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可调整的叠层片式电感器，可以进一步根据生产设计需要调整叠层片式电感器的自谐振频率。

作为优选例子，所述第一端电极位于顶层绝缘层上，穿过所述保护层并暴露到所述保护层外部；所述第二端电极位于底层绝缘层上，穿过所述保护层并暴露到所述保护层外部。

本优选例子通过将两个端电极分别设置于顶层绝缘层和底层绝缘层上，使得两个用于，从而能够减小两个端电极之间的电阻，进一步提高产品的Q值。

作为优选例子，所述绝缘层内设置导电孔，具体为：

所述导电孔对应的位置与相邻绝缘层的导电孔在垂直方向上对应位置不一致。

本优选例子通过绝缘层内设置与相邻绝缘层导电孔对应位置不一致的导电孔，以提高电极线圈组的电感量。

作为优选例子，所述第一预设值是根据所述叠层片式电感器的电容值和电极线圈的水平截面面积而计算获得，具体为：

其中，C为电容值，ε为介电常数，k为静电力常量，d为第一预设值，s为电极线圈的水平截面面积。

本优选例子通过已知的叠层片式电感器型号及其电感量和电容值，通过以上公式计算出第一预设值的具体数值。

作为优选例子，所述第二预设值是根据所述叠层片式电感器的电感值、电极线圈的水平截面面积和电极线圈的长度而计算获得，具体为：

其中，μ

本优选例子通过已知的叠层片式电感器的电感值、电极线圈的水平截面面积和电极线圈的长度，通过以上公式计算出第二预设值的具体数值。

作为优选例子，所述第一预设值的取值范围为10～50μm。

本优选例子通过以叠层功率电感精度标准为基准对相邻绝缘层之间的距离进行微调，使得相邻绝缘层之间的距离增加或降低，电极线圈长度增加或减少，以适量对电感量进行降低或增加调整。

作为优选例子，所述第二预设值的取值范围为电感器长度的1/8至1/12。

本优选例子通过以叠层功率电感精度标准为基准，对保护层与电极线圈之间的距离进行微调，使得保护层与电极线圈之间的距离增加或降低，磁芯面积增大或减小，以适量对电感量进行降低或增加调整。

作为优选例子，所述保护层为长方体绝缘壳。

本优选例子通过长方体绝缘壳保护层保护了内部绝缘层和电极，防止内部器件受损。

所述每个所述绝缘层中均埋置一相同形状的电极线圈，具体为：

每一所述电极线圈形状相同方向不同，所述电极线圈方向由上至下依次逆时针旋转90°。

本优选例子通过电极线圈图案按顺序依次逆时针旋转90°，使得电极线圈组满足右手螺旋定则，即安培定则，满足电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系。

作为优选例子，所述电极线圈数量至少为3。

本优选例子通过设置电极线圈的数量，当组成电极线圈组的电极线圈数量越多，电极线圈组的长度越长，Q值越高。

附图说明

图1是本发明提供的某一实施例的叠层片式电感器结构透视图；

图2是本发明提供的某一实施例的叠层片式电感器尺寸标识图；

图3是本发明提供的某一实施例的电极线圈形状图；

图4是本发明提供的某一实施例的叠层片式电感器积层结构及顺序示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种叠层片式电感器，通过调整电感相关设计参数以满足电感器的自谐振频率调整。

请参阅图1至图2，在本发明的一个实施例中，提供了如图1所示的一种叠层片式电感器，包括保护层1、绝缘层2、电极线圈3和端电极4；

其中，所述保护层1内部含有所述若干绝缘层2；

所述绝缘层2由上到下叠层设置；每个所述绝缘层2中均埋置一相同形状的电极线圈3；所述绝缘层2内设置导电孔，用于连接导通相邻绝缘层2内的各电极线圈3；

所述绝缘层2与相邻绝缘层2之间的垂直距离为第一预设值；

所述保护层1与电极线圈3之间的最短水平距离为第二预设值；

所述端电极4包括第一端电极和第二端电极，用于将电极线圈3与外界电极连接；

其中，所述第一预设值是根据所述叠层片式电感器的电容值和电极线圈的水平截面面积而计算获得；所述第二预设值是根据所述叠层片式电感器的电感值、电极线圈的水平截面面积和电极线圈的长度而计算获得。

在本发明实施例中，叠层设置的绝缘层2外是一层保护层1，每一层绝缘层2内均设置有电极线圈3，并含有导电孔用于导通相邻绝缘层2内的电极线圈3。绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离可进行调整，而该距离决定了叠层片式电感器的寄生电容值；保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可进行调整，而该距离决定了电极线圈的半径，而电极线圈的半径决定了叠层片式电感器的电感值；进一步通过以上两个因素影响了叠层片式电感器的自谐振频率。

在本发明实施例中，当针对某一款确定型号以及感量的电感器，通过设计调整，增大或减小绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离和保护层与电极线圈组之间的最短水平距离，以达到微调产品自谐振频率，提升产品Q值；以叠层功率电感精度标准为基准，M级产品感量范围在标称值±20％以内均可，故通过此微调设计方案，既满足产品性能符合标准，又可以提高产品SRF点及Q值，提升产品高频特性、降低损耗，优化产品性能。

故而本发明实施例通过以上连接方式组成一个绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离、保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可调整的叠层片式电感器，可以进一步根据生产设计需要调整叠层片式电感器的自谐振频率。

在本发明的某一个实施例中，所述第一端电极位于顶层绝缘层上，穿过所述保护层并暴露到所述保护层外部；所述第二端电极位于底层绝缘层上，穿过所述保护层并暴露到所述保护层外部。

请参阅图1，在本发明的此实施例中，通过分别位于电感器顶层绝缘层和底层的两个端电极将内部的电极线圈与外界电极相连，扩大端电极间电极线圈的数量，减小端电极间的电阻，可提升产品Q值。

在本发明的某一个实施例中，所述绝缘层内设置导电孔，具体为：

所述导电孔对应的位置与相邻绝缘层的导电孔在垂直方向上对应位置不一致。

请参阅图1，在本发明的此实施例中，各绝缘层间设置有连接上下相邻绝缘层内电极线圈的导电孔，可设置在端电极线圈上的任意在垂直方向上相邻导电孔位置不同的位置。在实际应用中导电孔的位置设置尽可能在水平方向上远离相邻导电孔的对应位置，以使得电感器的电感得到提高。

在本发明的某一个实施例中所述第一预设值是根据所述叠层片式电感器的电容值和电极线圈的水平截面面积而计算获得，具体为：

其中，C为电容值，ε为介电常数，k为静电力常量，d为第一预设值，s为电极线圈的水平截面面积。

在本发明的某一个实施例中所述第二预设值是根据所述叠层片式电感器的电感值、电极线圈的水平截面面积和电极线圈的长度而计算获得，具体为：

其中，μ

在本发明的某一个实施例中，所述第一预设值的取值范围为10～50μm。

在本发明的某一个实施例中，所述第二预设值的取值范围为电感器长度的1/8至1/12。

在本发明的此实施例中，在原始设计片式电感的自谐振电路时，需要先确定所需的自谐振频率，然后根据公式

在本发明的某一个实施例中，所述保护层为长方体绝缘壳。

在本发明的某一个实施例中所述每个所述绝缘层中均埋置一相同形状的电极线圈，具体为：

每一所述电极线圈形状相同方向不同，所述电极线圈方向由上至下依次逆时针旋转90°。

请参阅图3至图4，本发明实施例通过相同形状电极线圈图案按顺序依次逆时针旋转90°，使得电极线圈组满足右手螺旋定则，即安培定则，满足电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系。

在本发明的某一个实施例中，所述电极线圈数量至少为3。

在本发明的此实施例中，通过设置电极线圈的数量，当组成电极线圈组的电极线圈数量越多，电极线圈组的长度越长。

在本发明的某一实施例中，针对一款叠层电感产品2520规格(2.5mm*2.0mm)，当设计尺寸长度l＝2900μm，电感量为0.33uH，内电极中电极线圈数量为5层时，保护层与电极线圈之间的不同最短水平距离(d1)设计方案得到电感产品测试结果如下：

可以看出，测试产品保护层与电极线圈之间的不同距离设计方案，当设计距离值增大，电感感量值降低，但仍可以命中标称感量值，SRF点及Q值提高，损耗降低。

在本发明的某一实施例中，针对一款叠层电感产品2520规格(2.5mm*2.0mm)，电感量为0.24uH，内电极中电极线圈数量为5层时，相邻绝缘层之间的不同距离(d2)设计方案得到电感产品测试结果如下：

可以看出，测试产品相邻绝缘层之间的不同距离设计方案，当设计距离值增大，电感感量降低，可命中标称感量值，SRF点及Q值提高，损耗降低。

本发明通过提供了一种叠层片式电感器，通过若干内部埋置相同形状电极线圈层的绝缘层叠层设置，并含有导电孔用于导通相邻绝缘层内的电极线圈；多个电极线圈按图案依次排列组成，并通过端电极将电极线圈与外界电极连接。其中，绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离可进行调整，而该距离决定了叠层片式电感器的寄生电容值；保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可进行调整，而该距离决定了电极线圈的半径，而电极线圈的半径决定了叠层片式电感器的电感值。通过叠层片式电感器的寄生电容值和电感值进一步决定了叠层片式电感器的自谐振频率。故而本发明通过以上连接方式组成一个绝缘层与相邻绝缘层之间的垂直距离、保护层与电极线圈组之间的最短水平距离可调整的叠层片式电感器，可以进一步根据生产设计需要调整叠层片式电感器的自谐振频率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。