TWI553677B - Thin inductive components embedded in the structure - Google Patents

Description

薄型化之電感元件埋入結構

一種元件連接結構，尤其是一種在基座內建置以至少兩元件構成基本電路之結構的薄型化之電感元件埋入結構，有助於電子裝置內的電子電路的規劃，及提高電子元件於電子電路上的配置密度。

為了因應IC製程技術微小化以及電子資訊產品輕薄短小的趨勢，安裝於印刷電路板上的電子元件逐漸由插件式元件演進成表面黏著式元件(Surface Mount Device；SMD)。

請參閱第一圖，係為習知SMD電感元件之結構圖。磁芯1具有上端部11、中段部14和下端部12而為I字型，上端部11和下端部12的兩側邊具有凹槽111和111’、121和121’，且上端部11的表面鄰近凹槽111和111’處形成有凹陷部13。此外，上端部11及凹陷部13的表面塗布有銀(未圖式)而成為鍍銀面。首先，將線圈2繞設於磁芯1的中段部14，再將線圈2的接線部21、22於凹槽111、111’彎折並容置於凹陷部13，接著再利用焊錫16將接線部21、22固定於前述上段部11的鍍銀面。

然而上述SMD電感元件的高度雖然比插件式元件低，但手持式電子裝置的厚度越來越薄，上述SMD電感元件已無法適用於現有薄型化的手持式電子裝置中；具體而言，第一圖的SMD電感元件的高度是以上端部、中段部及下端部的總和，因此SMD電感元件的高度無法限制於2mm以下。

此外，第一圖的電感元件必須先在於上端部11及凹陷部13上塗佈銀，然後利用焊錫16將接線部21、22固定於前述上段部11的鍍銀面，且還必須利用人工方式彎折線圈2的接線部21、22，因此必須透過人工方式，並經由多道工序才能使第一圖的電感元件成為能電氣連接於電路 板上的狀態。

再者，現有繞線式電感元件由於都是把線圈纏繞於磁芯上，因此繞線式電感元件並不具有供真空吸附或夾取的平面結構，因此現有的繞線式電感只能憑藉人工焊接方式，把電感元件焊接於電路板上，而無法藉自動化機械設備使繞線式電感直接與電路板構成電氣連接，因此無法大量生產，且以人工焊接方式焊接，還有對位精度易偏差的問題。

尤其線圈2只有磁芯1的中段部14供導線纏繞，而無法纏繞磁芯1的所有部份，因此線圈2的繞線匝數會受限，再者導線開放式的設置於磁芯上，也造成導致電感量無法提升，尤其現有的SMD電感元件結構複雜，不利於量產及降低生產成本。

請參考台灣新型專利公告號M490096之申請案的極薄型電感結構，此案亦為本案發明人先前為降低電感結構厚度所提出的結構設計，雖然線圈能藉由設置於基座的腔室內的技術手段，而確實達成有效降低電感結構厚度及提高電感量的目的，只是電感在電子電路中必須還是藉由與其他電子元件配合，才能發揮濾波、振盪、相移或諧振等多種電路作用。

因此只在基座內配置如電感的單一元件，但電感以外的其他元件還是會佔用電路板上配線空間，因此必須進一步提供一種能在基座內建置以至少兩元件構成基本電路之結構，而非只有單一主動元件或單一被動元件，如此才更有助於電子裝置內中電子電路的規劃，及提高電子元件於電子電路上的配置密度，藉以達成減少元件結構於電子裝置內的佔用空間的目的，以適用於越來越輕薄化但功能越來越強大的電子裝置。

本發明的主要目的在於提供一種結構精簡且容易製作的元件連接結構，因此大量生產時，可降低生產成本、提升生產良率與生產效率。

本發明的另一目的的在於提供一種薄型化之電感元件埋入結構，以適用於現有薄型化的手持式電子裝置中，減少元件於電子裝置內的佔用空間，有助於電子裝置內中電子電路的規劃。

為達上述目的，本發明的具體技術手段包含一基座，該基座之一面上形成有一腔室，該腔室具有一容置空間，且該基座並預置兩端子，其中該兩端子的頂端各形成一彎折部，該彎折部外露於該基座之外，而該兩端子的底端則各形成一勾部，其中該勾部之一部分位於該基座之內，該勾部之另一部分系外露於該基座之外，該勾部之外露於該基座之外的另一部分定義為一連接部；一線圈，固定於該腔室中，該線圈的兩端電氣連接於該兩端子的頂端或該彎折部；一電子元件，設置於該腔室之中，並設於該線圈之其中一側上，其中該電子元件與該連接部構成電氣連接，其中基座至少具有兩立部，該兩立部各配置有一端子，該兩立部形成於該基座之對應於該線圈的一面上，該基座對應該線圈的另一面為一平面結構。

本發明的主要特點在於，透過該基座所提供的該腔室，因此該基座中得以設置互為垂直(上下層疊)或平行堆疊(左右並排)的線圈及電子元件，且線圈及電子元件透過該等端子能夠彼此串聯或並聯，因而提供數種基本電路，比如當電子元件為電阻時，本發明的薄型化之電感元件埋入結構即變為電阻-電感電路；又當電子元件為電容時，本發明的薄型化之電感元件埋入結構即變為電容-電感電路(Capacitor-inductor circuit)，因此能供串聯或並聯諧振電路使用，也能供濾波電路、相移電路或其他電路使用，因而有利於電子電路的應用。

本發明的另一特點在於，由於該基座設置可容置一個或數個元件的該腔室，且在該基座的適當處預設兩端子，使得本發明提供的薄型化之電感元件埋入結構得以降低至2mm左右，使元件連接的結構厚度得以變得很小，此外若本發明使用繞線式線圈，電感量更可輕易超過100μH以上，因此非常適用於越來越輕薄化的電子裝置，減少元件於電子裝置內的佔用空間，有助於電子裝置內中電子電路的規劃。

本發明的另一主要特點在於，本發明提供的薄型化之電感元件埋入結構100結構精簡，因此易於加工製造，尤其該基座可事先預置端子33，因此實際組裝時，只要將該基座、該線圈與電子元件組立即可，有助於大量生產，同時降低生產成本並提升生產良率與生產效率。

尤其，本發明在基座對應線圈的另一面為平面結構，因此能 以真空吸附或夾取被治具或自動化機械設備移動，而能精準且快速的焊接於電路板上，有助於大量生產及提高對位精度。

因此，本發明的元件連接結構非常適合用在現有薄型化的手持式電子裝置中，減少元件於電路板上的佔用面積，以供更多元件佈設於電路板上，提高電子元件於電子電路上的配置密度，使電子裝置內中電子電路的規劃得以更加靈活彈性。

〔習知〕

1‧‧‧磁芯

2‧‧‧線圈

11‧‧‧上端部

12‧‧‧下端部

13‧‧‧凹陷部

14‧‧‧中段部

16‧‧‧焊錫

21、22‧‧‧接線部

111、111’、121、121’‧‧‧凹槽

〔本發明〕

100‧‧‧薄型化之電感元件埋入結構

3‧‧‧基座

31‧‧‧腔室

33‧‧‧端子

35‧‧‧平面結構

331‧‧‧彎折部

333‧‧‧勾部

333a‧‧‧連接部

333b‧‧‧內埋部

335‧‧‧限位頸部

5‧‧‧線圈

51‧‧‧引出端

53‧‧‧連接端子

7‧‧‧電子元件

8‧‧‧另一電子元件

3a、3b、3c、3d‧‧‧立部

第一圖為習知SMD電感元件之結構圖。

第二圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第一較佳實施例的立體分解圖。

第三圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構的端子示意圖。

第四圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構使用工字型線圈的示意圖。

第五圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第一較佳實施例的側面剖視圖。

第六A圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第二較佳實施例的立體分解圖。

第六B圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第三較佳實施例的立體分解圖。

第六C圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第四較佳實施例的立體分解圖。

第六D圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第五較佳實施例的立體分解圖。

第六E圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第六較佳實施例的立體分解圖。

第七A圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第七較佳實施例的立體分解圖。

第七B圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第八較佳實施例的立體分解圖。

第八圖為本發明薄型化之電感元件埋入結構之第九較佳實施例的立體分解圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第二圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第一較佳實施例的立體分解圖，參閱第五圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第一較佳實施例的側面剖視圖。如第二圖所示，本發明的薄型化之電感元件埋入結構100至少包含一基座3、一線圈5及一電子元件7，其中該基座3之一面上形成一腔室31，該腔室31並具有一容置空間，且該基座3並預置有兩端子33；其中，該基座3以絕緣材質製成，圍構於該腔室31的牆部可以是不連續性或連續性的設置。

參閱第三圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構的端子示意圖，如第三圖所示，並請參照第二圖，該兩端子33的頂端各形成一彎折部331，該彎折部331系外露於該基座3之外，而該兩端子33的底端則各形成一勾部333，藉使該兩端子33得以藉由該勾部333而緊密固定於該基座3中；其中該勾部333之一部分位於該基座3之內，該勾部333之另一部分系外露於該基座3之外，在此，將該勾部333之外露於該基座3之外的另一部分定義為一連接部333a，該勾部333之位於該基座3內的一部分則定 義為一內埋部333b。

如第二圖及第五圖所示，該線圈5固定於該腔室31的該容置空間中，該線圈5的兩端電氣連接於該兩端子33的頂端或該彎折部331；該電子元件7亦設置於該腔室31之中，並位於該線圈5之其中一側上，其中該電子元件7與該連接部333a彼此間構成電氣連接，該基座3對應該線圈5的另一面為一平面結構35。該電子元件7為電容、電阻、電感或其他適當電子元件。

其中該線圈5或該電子元件7系利用點膠(圖面未顯示)或其他適當的固定方式而固定於該腔室31中，較佳而言，點膠於該腔室31對應於該線圈5或該電子元件7的一面上，該線圈5或該電子元件7則透過點膠而固定於該腔室31的底面上。

在本發明的一實施例中，該電子元件7系設置於該線圈5的下側(如第五圖)或上側，也能視實際需求而設置於該線圈5之前側、後側、左側或右側。要注意的是，上述的該電子元件7與線圈5的配置方式視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本發明的範圍。

較佳的，該基座3為四邊形、圓形、三角形、多邊形或其他適當的幾何形狀，要注意的是，上述本發明基座的形狀是用以方便說明的實例而已，並不是用以限定本發明的範圍。

如第二圖所示，該基座3至少具有兩立部3a、3b，該兩立部3a、3b各配置有一端子33，該兩立部3a、3b形成在該基座3之對應於該線圈5的一面上；或者，該等立部3a、3b自該基座3對應於該線圈5的一面突設而出；兩立部3a、3b可設置在基座3之任兩端角上或設置於基座3的邊緣處。

在本發明的一實施例中，本發明之該等立部更包含另二立部3c、3d以及另一電子元件8(參如後第七B圖)，其中該另二立部3c、3d亦皆配置有一端子33，該另一電子元件8與該另二立部3c、3d的端子構成電氣連接。

上述之該等立部3a、3b、3c、3d形成於該基座3之四端角 上，該等連接部333a自該等立部3a、3b、3c、3d露出；或者，該連接部333a自該基座3本體的任一面露出(圖面未顯示)，比如從該腔室31的底面露出。較佳的，該兩端子33設置於為對角關係的兩立部3a、3b中。

該等立部3a、3b、3c、3d，皆配置有一端子33，該線圈5則有四個引出端51以連接於四端子33，有助於表面黏著處理及降低電感及電子元件連接後的高度，且藉該等端子33的勾部333而得以使該等端子33緊密固定於該基座3中。

其中，圍構於該腔室31的牆部也可僅由該等立部3a、3b、3c、3d所構成，藉此可有效降低材料的成本，然而圍構於該腔室31的牆部並不以此為限，仍視實際需求而定，也就是任兩立部之間形成有牆板也落入本發明範圍內。

本發明的主要特點在於，透過該基座3所提供的該腔室31，因此該基座3中得以設置互為垂直(上下層疊)或平行併排(左右並排)的線圈5及電子元件7，且線圈5及電子元件7透過該等端子33而得以彼此串聯或並聯，因而提供數種基本電路，比如當電子元件為電阻時，本發明的薄型化之電感元件埋入結構100即變為電阻-電感電路(Resistor-inductor circuit)，而能供濾波電路使用；又當電子元件為電容時，本發明的薄型化之電感元件埋入結構100即變為電容-電感電路(Capacitor-inductor circuit)，因此能供串聯或並聯諧振電路使用，也能供濾波電路、相移電路或等其他電路使用，因而有利於電子電路的應用。

參閱第六A圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第二較佳實施例的立體分解圖，參閱第六B圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第三較佳實施例的立體分解圖，參閱第六C圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第四較佳實施例的立體分解圖，參閱第六D圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第五較佳實施例的立體分解圖。如第六A圖所示，本發明的薄型化之電感元件埋入結構100至少包含基座3與線圈5，在第二較佳實施例中的基座3與線圈5與第一較佳實施例大致相同，但是設置在基座3中的兩端子33的連接部331之間為相互對應並相隔有一間隔D，以使兩端子33的連接部331之間能自然產生出電場以儲存能量。

其中，兩端子33設置在基座3的斜對角上，如第六A圖所示；或者線圈5使用一種電感量較低的工字型線圈，如第六B圖所示；或者，兩端子33亦能設置在基座3的同一側，如第六C圖所示。或者如第六D圖所示，該線圈5為另一種工字型的線圈，該線圈5與該兩端子33更以一間接連接方式而相互構成電氣連接，該間接連接方式為該線圈5本身更配置有兩連接端子53，該兩連接端子53分別與該線圈5之繞線的兩端(類似第六c圖的引出端51)及該兩端子33構成電性連接，該兩連接端子53藉焊錫或適當焊接材料與相鄰的兩端子33構成電性連接。

參閱第六E圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第六較佳實施例的立體分解圖。如第六E圖所示，更配置有兩個工字型的線圈5，分別以站立姿態與平躺姿態設置於該基座3之中。

其中在第二較佳實施例與第三較佳實施例之中，更進一步設置電子元件7，電子元件7亦設置於該腔室31之中，並設於該線圈5之其中一側上，其中該電子元件7與於該間隔D之兩端的連接部333a構成電氣連接。

本發明的另一特點在於藉由使兩端子33的連接部333a之間相距有適當的間隔D，因此當兩端子33通電時，由於絕緣介質(環境空間的空氣)已自然存在間隔D中，因此兩端子33的連接部333a之間能自然形成電場而儲存能量，使得兩端子33的連接部333a之間自然形成一電容效應，因而不需實質連接電容等電子元件就相當有電容器的作用；當然也可以把電子元件7(如電容)與兩端子33的連接部333a構成電氣連接，以獲得多種不同的元件特性(如各種不同的所需電容值)。

因此本發明可提供由小至大的電容值供電路選擇使用，有利於各種電子電路的使用需求。

參閱第七A圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第七較佳實施例的立體分解圖，以第六A圖所示結構為基礎，本發明的該等立部更包含另二立部3c、3d，該另二立部3c、3d，皆配置有一端子33，其中更包含另一電子元件8，該另一電子元件8與該另二立部3c、3d的端子33構成電氣連接；其中，該另一電子元件8為電容、電阻、電感或其他適當 電子元件。

本發明的主要特點更在於，藉由第四較佳實施例的實施方式，本發明還能提供以三種元件構成的電子電路，比如RLC電路、CLC濾波電路或LCL濾波電路等至少具有繞線式線圈的電路結構。

參閱第七B圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第八較佳實施例的立體分解圖。如第七B圖所示，該線圈5具有兩對引出端51，每一對引出端51分別與該電子元件7與該另一電子元件8連接，如此就能形成兩個獨立的串聯電路，比如獨立的RL電路與LC電路。

本發明的較佳實施例中，該線圈5為環形狀的繞線式線圈、工字型繞線式線圈(參第四圖)或其他適當形式的線圈，該腔室31的內壁面亦為環形，或者該等立部3a、3b、3c、3d對應於該線圈5的一面為弧形，藉此使該腔室31的內壁面與該線圈5的外表面貼合，提升該線圈5於該基座3內的固定效果。要注意的是，上述本發明中該線圈5、該電子元件7與該腔室31的形狀只是用以方便說明的實例而已，並不是用以限定本發明的範圍，亦即只要該線圈5與該腔室31可相互對應的形狀或輪廓都落在本發明的範圍之內；上述所提的該線圈5與該腔室31可相互對應的形狀，並不限於整體形狀要相互對應，只要是形狀之一部分有對應，都落在本發明的範圍之內。

參閱第八圖，本發明薄型化之電感元件埋入結構之第九較佳實施例的立體分解圖。如第八圖所示，該兩端子33的身部具有較狹長的一限位頸部335，該限位頸部335供該線圈5的任一端纏繞，避免該線圈5纏繞於該端子33時上下移動，得以確實緊密繞固於該限位頸部335中。

本發明的特點還包括，由於該基座3設置可容置一個或數個元件的該腔室31，且在該基座3的適當處預設兩端子33，使得本發明提供的薄型化之電感元件埋入結構100得以降低於2mm左右，使元件連接的結構厚度仍非常小，此外若本發明使用繞線式線圈，電感量更可輕易超過100μH以上，因此非常適用於越來越輕薄化的電子裝置，減少元件於電子裝置內的佔用空間，有助於電子裝置內中電子電路的規劃。

尤其，本發明在基座3對應線圈5的另一面為平面結構35， 因此能以真空吸附或夾取被治具或自動化機械設備移動，而能精準且快速的焊接於電路板上，有助於大量生產及提高對位精度。

此外，本發明線圈2的導線能纏繞磁芯1的所有部份，因此線圈2的繞線匝數大幅提高，且線圈2內埋於基座3的腔室31內，因此能大幅提升電感量。

本發明的另一主要特點在於，本發明提供的薄型化之電感元件埋入結構100結構精簡，因此易於加工製造，尤其該基座3可事先預置端子33，因此實際組裝時，只要將該基座3、該線圈5與電子元件7組立即可，有助於大量生產，同時降低生產成本並提升生產良率與生產效率。

因此，本發明的元件連接結構非常適合用在現有薄型化的手持式電子裝置中，減少元件於電路板上的佔用面積，以供更多元件佈設於電路板上，提高電子元件於電子電路上的配置密度，使電子裝置內中電子電路的規劃得以更加靈活彈性。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

100‧‧‧薄型化之電感元件埋入結構

3‧‧‧基座

31‧‧‧腔室

33‧‧‧端子

331‧‧‧彎折部

333a‧‧‧連接部

5‧‧‧線圈

51‧‧‧引出端

3a、3b、3c、3d‧‧‧立部

Claims (10)

1. 一種薄型化之電感元件埋入結構，包含：一基座，該基座之一面上形成有一腔室，該腔室具有一容置空間，且該基座並預置兩端子，其中該兩端子的頂端各形成一彎折部，該彎折部外露於該基座之外，而該兩端子的底端則各形成一勾部，其中該勾部之一部分位於該基座之內，該勾部之另一部分係外露於該基座之外，該勾部之外露於該基座之外的另一部分定義為一連接部；一線圈，固定於該腔室中，該線圈的兩端電氣連接於該兩端子的頂端或該彎折部；以及一電子元件，設置於該腔室之中，並設於該線圈之其中一側，其中該電子元件與該連接部構成電氣連接；其中，基座至少具有兩立部，該兩立部各配置有一端子，該兩立部形成於該基座之對應於該線圈的一面上，該基座對應該線圈的另一面為一平面結構。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該線圈或該電子元件利用點膠而固定於該腔室中。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該電子元件為電容、電阻或電感。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該兩端子設置於為對角關係的兩立部中。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該線圈為繞線式線圈呈環形狀，該腔室的內壁面亦為環形狀，或者該線圈呈工 型狀，該線圈與該兩端子更以一間接連接方式而相互構成電氣連接，該間接連接方式為該線圈本身更配置有兩連接端子，該兩連接端子分別與該線圈之繞線的兩端及該兩端子構成電性連接。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該兩端子的該彎折部更具有一限位頸部，該限位頸部供該線圈的一端纏繞。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該等立部更包含另二立部與另一電子元件，該另二立部皆配置有一端子，該另一電子元件與該另二立部的端子構成電氣連接。
8. 一種薄型化之電感元件埋入結構，包含：一基座，該基座之一面上形成有一腔室，該腔室具有一容置空間，且該基座並預置兩端子，其中該兩端子的頂端各形成一彎折部，該彎折部外露於該基座之外，而該兩端子的底端則各形成一勾部，其中該勾部之一部分位於該基座之內，該勾部之另一部分係外露於該基座之外，該勾部之外露於該基座之外的另一部分定義為一連接部；以及一線圈，固定於該腔室中，該線圈的兩端電氣連接於該兩端子的頂端或該彎折部；其中，該基座至少具有兩立部，該兩立部各配置有一端子，該兩立部形成於該基座之對應於該線圈的一面上，其中該兩端子的連接部之間為相互對應並相隔有一間隔。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中更包含一電子元件，設置於該腔室之中，並設於該線圈之其中一側上，其中該電子元件與於該間隔之兩端的連接部構成電氣連接。
10. 依據申請專利範圍第8項所述之薄型化之電感元件埋入結構，其中該等立部更包含另二立部與另一電子元件，該另二立部皆配置有一端子，該另一電子元件與該另二立部的端子構成電氣連接。