一種耐高電流量的磁珠及其製造方法
2023-07-30 16:53:26 2
專利名稱：一種耐高電流量的磁珠及其製造方法
技術領域：
本發明是對磁珠結構的改進，特別是一種適用於電磁幹擾濾波器、電視等物品中需承受大電流的晶片型磁珠。
隨著數位化產品運行速度加快，除了信號線路外，由直流電源線路來的高頻雜音訊號也會造成電磁幹擾問題。針對直流電源線路來的雜音訊號所使用的電磁幹擾濾波器的特性不同，直流電源線路所使用的電磁幹擾濾波器必須承受較大的電流，這是因為直流電源線路必須為整個電路工作提供能源，所以它能承受比信號線路流過更大的電流。因為晶片型零件的體積相當小，通常只能承受較小的電流，而無法達到承受大電流的要求。
為了提高晶片型磁珠的最大電流量，必須避免磁珠過熱或導致電感量下降，而其影響最大的是該磁珠的直流電阻值，即磁珠的直流電阻值越大，使用時產生的熱量也越多，熱量過大，磁珠運作即會不正常，所以直流電阻越小，磁珠可耐電流量也越高。
目前晶片型磁珠的製造方法，主要是先製備NiCuZn鐵氧體生胚片，在該生坯片上排放金屬絲，其後再將數層生坯片復蓋在該金屬絲上，熱壓成積層，並切割成磁珠燒結之，即得積層片磁珠。
美國專利第3765082號電感積層片的製造方法(METHOD OF MAKINGAN INDUCTOR CHIP)和第5515022號多層電感器(MULTILAYEREDINDUCTOR)都報導了磁珠的製造方法。前者主要是以積層方式，將磁珠內導線(電極膏)依次迴繞其上，並於其導線兩端設置電極，藉以增加相同體積內能夠纏繞導線的長度，以增加其電感量。後者則是採用雙層結構和適當的網板設計，實現大批量生產磁珠。二者均屬磁珠的基本製造方法。對於前述的耐電流不足的問題，迄今並無任何文獻及專利可以充分解決，相關的企業最常用的方法不外乎加大導線的寬度及厚度，或使用金屬含量較高或電阻較低的電極膏等方法印製內部導線，以降低產品的直流電阻，達到耐大電流的目的。但是由於受限於現階段印刷技術，晶片型磁珠產品內部導線不易加厚，此其一。其二，改變電極膏組成，則又受限於原料不易取得及材料成本增高等困難。即使採用導電率最佳的金，其能降低直流電阻的幅度也有限，同時成本大為增加。其三，若用加寬內部導線來降低直流電阻，且不考濾技術層面的問題，因晶片型磁珠面積很有限，導線長度也不易加長，導致磁珠的阻抗難於提高。
又，目前磁珠在製作上，為了適應不同阻抗值的要求，要設計多種不同的網板，以調整磁珠內導線的長度。此種製法往往為取得一種具有特珠阻抗的磁珠，就必須另外製作適合的綱板，其成本即大為增加，並非佳法。
為此，本發明的目的是提供一種耐高電流量的磁珠，既可控制阻抗，又可降低其直流電阻，另一目的是提供製造該磁珠的方法，克服現有技術的缺點。
本發明的磁珠結構是由鐵氧體基材及其內的導線構成，特點是有數條(兩條或兩條以上)互不交錯的導線延伸至鐵氧體基材端面，導線的自由端通過兩個端電極的電性直接形成並聯。鐵氧體內導線互不交錯，以控制磁珠的阻抗值，藉助導線自由端由兩端電極電性連接將其並聯，以降低其直流電阻。由於此結構可大大降低磁珠的直流電阻，故在導通大電流時，發熱量不多，具有提高磁珠耐電流的效果。
所說的導線的形狀可為直線，也可為曲線。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1為本發明磁珠的結構示意圖。
圖2為本發明磁珠第一實施例的結構示意圖。
圖3為本發明磁珠第二實施例的結構示意圖。
圖4為本發明磁珠第三實施例的結構示意圖。
圖5為本發明磁珠第四實施例的結構示意圖。
圖6為本發明磁珠第五實施例的結構示意圖，顯示本發明用的調整磁珠阻抗的方法。
首先，參閱圖1，本發明的磁珠1主要由底層鐵氧體基材10、中間層鐵氧體基材11和頂層鐵氧體基材12依次被復而成，在各基材10、11、12間設置有導線13，該導線13的自由端系延伸至基材10、11、12的兩端，以便當兩隻端電極14固定在基材10、11、12兩端時，得以與該導線13電性連接，而使各導線13呈並聯，因此磁珠整體的電阻值大大降低。故當磁珠1通過大電流時，磁珠所發放熱量也不大(H＝I2R)，溫度不高。對具有相同耐熱程度的磁珠而言，本發明所設計的磁珠，在不改變導線13材質、寬度的情況下，仍具有能承受較大電流量的效果。
圖1中，導線13成直線狀地設置在基材10、11、12之間，兩條導線並聯。導線也可為曲線方式，見圖2，即實施例一1a的導線13a，三條導線並聯，將進一步降低其直流電阻值。故磁珠1a通以相同電流量時，產生的熱量更低，更能承受大電流導入。
圖3是本發明的第二實施例1b，特點是在底層鐵氧體基材10b與頂層鐵氧體基材12b之間設有二條並聯的導線13b，只要適當設計網板(圖中未畫出)效果同積層方式並聯者。二條導線13b的間距由於目前技術上的問題尚不能縮小到理想距離。圖4表示本發明的第三實施例1c，與實施例2的差別在於導線13c設置為曲線方式。通過適當設計網板來達到，以曲線或繞線方式構成的導線13c可大大增加磁珠1c的阻抗值，再將導線並聯後，可大大降低其直流電阻，使之具有耐大電流的能力。圖5為本發明的第四實施例1d，是一種在頂層鐵氧體基材12d與底層鐵氧體基材10d之間直接復設三條並聯導線13d的磁珠。
本發明磁珠1、1a、1b、1c、1d的製造方法，可分為兩種1.積層方式並聯結構，如磁珠1、1a，其製造過程包括下列步驟(1)製備一底層鐵氧體基材10、10a；(2)在底層鐵氧體基材10、10a上印製一導線13、13a，導線13、13a的自由端延伸至基材10、10a的兩端；(3)復蓋一中間層鐵氧體基材11、11a；(4)在中間鐵氧體基材11、11a上印製一導線13、13a，導線13、13a的自由端延伸至該基材11、11a的兩端；(5)視所需耐電流的需要重複步驟(3)、(4)適當次數，製成數層積層式中間基材和數條導線；
(6)復蓋頂層鐵氧體基材12、12a；(7)在基材10、10a、11、11a、12、12a的兩端分別設置端電極14，並與導線13、13a的自由端形成電性連接，形成一種於其內具有數條並聯導線13、13a的磁珠1、1a。
2.雙層方式並聯結構，如磁珠1b、1c、1d，其製造過程包括下列步驟(1)製備一底層鐵氧體基材10b、10c、10d；(2)在基材10b、10c、10d上印製數條導線13b、13c、13d，該數條導線的自由端都延伸至該基材10b、10c、10d的兩端；(3)復蓋頂層鐵氧體基材12b、12c、12d；(4)於基材10b、10c、10d、12b、12c、12d的兩端分別設置端電極14，並與數條導線13b、13c、13d的自由端形成電性連接，構成一種在其內具有數條並聯導線13b、13c、13d的磁珠1b、1c、1d。
上述磁珠中鐵氧體基材10、11、12可為Ni-Cu-Zn鐵氧體、Ni-Zn-O鐵氧體、Cu-Zn鐵氧體、Mg-Cu-Zn鐵氧體，導線13的材料可為Au、Ag、Cu、Mo或其他貴金屬等。
在製造磁珠過程中適當控制各導線13間的距離，即可獲得不同阻抗值的磁珠，如圖6所示，將導線13e間的中間層鐵氧體基材11e的厚度適當設計，即可獲得具有適當阻抗值的磁珠。因為磁珠阻抗值與導線13e間的距離的關係如下Z=Cl[lnzld-lnK-1+dl-d24l2]]]>其中C為材質係數，以Fe-Ni-Cu-Zn鐵氧體為例，C值約為2～6×107；1為導線長度；d為導線間距；K為形狀係數，由磁珠的形狀決定，主要受導線寬度/導線間距及導線厚度/導線寬度的影響，例如當導線寬度/導線間距＝0.1，導線厚度/導線寬度＝0.1時，其K值為1.0008。因此只要適當設計導線間距，即可獲得具有某阻抗值的磁珠，反過來知道導線間距等參數，即可得知磁珠的阻抗。本發明例如2.0×1.2×0.9毫米雙導線13磁珠，若導線間距為90微米時，其阻抗值約為14歐姆，若導線13間距為200微米時，其阻抗值約為10歐姆。由此說明，本發明只要適當設計導線13並配合其間距，即可輕易地獲得不同阻抗值的磁珠。
綜上所述，本發明的磁珠及其製造方法，不僅可以提供耐高電流的磁珠，而且在製造過程中，適當設計導線並配合其間距，即可獲得不同阻抗的磁珠。本發明具有實用性，先進性和創造性。
權利要求
1.一種耐高電流量的磁珠，由鐵氧體基材及其內的導線構成，其特徵在於所說的導線為數條互不交錯的導線(13)，該數條導線(13)延伸至鐵氧體基材(10、11、12)端面的自由端通過兩端電極(14)的電性連接形成並聯結構。
2.按照權利要求1所述的耐高電流量的磁珠，其特徵是數條導線(13)的形狀為直線。
3.按照權利要求1所述的耐高電流量的磁珠，其特徵是各導線(13a)的形狀為曲線。
4.按照權利要求2或3所述的耐高電流量的磁珠，其特徵在於所說的數條導線(13、13a)分別設置於數層積層的基材上。
5.按照權利要求2或3所述的耐高電流量的磁珠，其特徵在於所說的數條導線被設置在同一層基材上。
6.按照權利要求1所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵是其製造過程包括下列步驟(1).製備一底層鐵氧體基材(10、10a)；(2).在該底層鐵氧體基材(10、10a)上印製一導線(13、13a)，此導線(13、13a)的自由端延伸至該基材(10、10a)的兩端；(3).覆蓋一中間層鐵氧體基材(11、11a)；(4)在該中間層鐵氧體基材(11、11a)上印製一導線(13、13a)，此導線(13、13a)的自由端延伸至該基材(11、11a)的兩端；(5).視所需耐電流量的需要重複前述(3)、(4)步驟適當次數，製成數層積層中間基材和數條導線；(6).覆蓋頂層鐵氧體基材(12、12a)；(7).在基材(10、10a、11、11a、12、12a)的兩端分別設置端電極(14)，並與導線(13、13a)的自由端電性連接，形成一種於其內具有數條並聯導線(13、13a)的磁珠(1、1a)。
7.按照權利要求1所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵是其製造過程包括下列步驟(1).製備一底層鐵氧體基材(10b、10c、10d)；(2).在基材(10b、10c、10d)上印製數條導線(13b、13c、13d)，該數條導線的自由端都延伸至該基材(10b、10c、10d)的兩端；(3).復蓋頂層鐵氧體基材(12b、12c、12d)；(4).於基材(10b、10c、10d、12b、12c、12d)的兩端分別設置端電極(14)，並與數條導線(13b、13c、13d)的自由端形成電性連接，構成一種在其內具有數條並聯導線(13b、13c、13d)的磁珠(1b、1c、1d)。
8.按照權利要求6或7所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵在於利用控制各導線之間距來調整磁珠的阻抗值。
9.按照權利要求8所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵在於利用控制數層積層基材之厚度來調整磁珠的阻抗值。
10.按照權利要求8所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵在於控制數條導線的間距是由印刷導線之鋼綱板來實現。
11.按照權利要求8所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵是導線間距1與磁珠阻抗Z的關係為Z=Cl[ln2ld-lnK-1+dl-d24l2]]]>其中c為材質係數，d為導線間距，k為磁珠的形狀係數。
12.按照權利要求11所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵是磁珠的材質係數C為2～6×107。
13.按照權利要求11所述的耐高電流量磁珠的製造方法，其特徵是磁珠的形狀係數K為1.0008。
全文摘要
一種耐高電流量的磁珠及其製造方法,其結構特點是數條互不交錯的導線延伸至鐵氧體基材端面的自由端通過兩個端電極的電性連接形成並聯,其直流電阻較小,因而能承受較大的直流電流量,在製造過程中較易獲得所需要的不同阻抗的磁珠。
文檔編號H01F41/14GK1189678SQ9710181
公開日1998年8月5日 申請日期1997年1月28日 優先權日1997年1月28日
發明者吳永評, 劉純宏, 向性一 申請人:美磊科技股份有限公司