專利名稱：電控可變電感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電控可變電感器，尤其涉及一種可用于各種高頻及微波電路的電控可變電感器。
背景技術：
在電子器件家族里，可調電感器的存在使電子回路的制作變得更加靈活，方便。在幾百MHz以下的電子回路中，可調電感器已得到廣泛的應用，如匹配電路、調諧電路等。可是當使用頻率在更高時，比如幾千MHz以上，現有的集中參數可調電感器已不能反映電感的特性，頻率特性變壞，Q值變小，已失去電感使用效能。現有的可調電感器的電感是以銅漆包線繞制而成，中間加磁芯，其問題在于體積大，很難滿足射頻電路小型化的要求，我們知道射頻系統的電路一般都需要屏蔽金屬盒，器件的體積(高度)越大，占有的空間越大，其屏蔽盒的加工成本越大；由于該電感是銅線繞制的電感，不是射頻帶狀線，其射頻特性作不高，其自諧振頻率在幾個GHz，但其工作頻率很難做到2GHz以上，另外為了保持線圈的氣密性和固定性，一般用樹膠灌注其支架，只適合于手工焊接和波峰焊接，不適合回流焊自動焊接。還有，銅絲繞線的加工復雜，大批量生產，需要很多臺機器同時工作，費時費工。還有，現有的手動式機械調節電感，其弱點有自諧振頻率做不高、不能電控調節、調節精度不好控制、體積大等。在需要高自諧振頻率、高精度調節、快速調節電感量、體積小時，不能滿足其要求。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種電控可變電感器，其應用在更高的頻段，Q值更高，體積小，可高精度、快速地連續電控調節電感量，適合于大批量工業化生產。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是提供一種電控可變電感器，其包括基板、其特征在于該電控可變電感器還包括芯體、印制在該基板上的電感和該電感的一對電極、印制在該基板上的電控制線圈和該電控制線圈的一對電極、在該電控制線圈和該電感內有一個孔、該芯體嵌入在該孔內。本實用新型的有益效果是通過電流或電壓控制來高精度、快速地改變電感的電感量，其工作頻率高，電感的Q值高，氣密性好，體積小，加工成本低，適合于大批量工業化生產，并且可以回流焊自動表貼(SMT)。因此本實用新型具有以下優點a.在高頻及微波頻段實現了電感量的高精度電控可調；b.由于不需要手動螺桿式調節，其體積小，自諧振頻率高；c.由于電感是印制在多層基板內，電感線圈間沒有空氣，氣密性好，Q值高；d.由于整體構成只有基板和芯體，便于回流焊自動表貼(SMT);e.構造簡單，制作成本低，便于大批量工業化生產，便于各種電路使用；[0014]f.適用于各種調諧回路，濾波器電路，匹配回路，核磁共振，相控陣天線；g.適用于要求電感量精度高，而固定電感偏差大，有時需要回路各部分調整用以滿足全體電路特性的情況；h.特別適合于手機的天線匹配和調諧。
圖I本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的電感和電流控制線圈的結構示意圖。圖2本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的基板的底層結構示意圖。圖3本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的芯體的結構示意圖。 圖4本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。圖5本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的另一個立體結構示意圖。圖6本實用新型第二實施方式的電控可變電感器的電感和電流控制線圈的結構示意圖。圖7本實用新型第二實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。圖8本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。圖9本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的俯視圖。圖10本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的頂層和底層上各覆蓋有一層陶瓷層或保護層的俯視圖。圖11本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的批量生產加工拼版圖。
具體實施方式
本實用新型第一實施方式的電控可變電感器，其包括基板1，印制在該基板I上的電感6，該電感6的一對電極6-3、6-4、芯體7、還包括印制在該基板I上的電控制線圈8。該基板可以是一層或多層的PCB。本實施方式中的PCB是2層PCB板，該電感6是一個印制(或稱為印刷)在2層PCB里的金屬帶狀線，其形狀是一個線圈，該印制的金屬帶狀線的寬度和形狀可決定該電感6的電感量的大小。該電感6的長度越短，其自諧振頻率越高，該電感的工作頻率越高。在該基板I上還可以有一個孔，本實施方式是在該基板I的中心部開有一個孔2，該孔2可以是圓孔、方孔或三角孔等其它形狀的孔。本實施例是一個圓孔，圓孔便于加工。該圓孔的半徑要小于該電感6以及該電控制線圈8的半徑。即在該電控制線圈和該電感內有一個孔2、該芯體7嵌入在該孔2內。該芯體7也是一個圓柱體，該芯體7也可以是方柱體、三角柱體等其它形狀的柱體，該圓孔2與該芯體7的直徑相同，該芯體7嵌入(安裝)在該孔2內，其表層用樹脂或膠密封，可防止該芯體7脫落。這里要說明的是，也可以不需要該圓孔2，可以將該芯體7直接粘貼或固定在該電控制線圈8的中心位置、近旁、上方或下方。總之，通過改變流過該電控制線圈8上的電流的強弱(大小)，可改變該芯體7周圍的磁通量，進而改變該電感6的電感量，從而達到電感電控可變的目的。這里還要說明的是該電控制線圈8上的控制電信號可以是電流或電壓。當該電控制線圈8的兩端加入的是電流變化信號時，該芯體7周圍的磁通量會發生變化；但該電控制線圈8的一端加入一個電壓控制信號，該電控制線圈8的另一端與一個固定電阻相連接，該固定電阻的另一端接地，這樣改變該電壓控制信號的大小，該線圈8上的電流也會發生變化，從而達到改變該芯體7周圍磁通量,進而達到改變電感電控可變的目的。該基板I也可以用高溫陶瓷基板、低溫陶瓷基板或半導體芯片等基板。該電感也可印制在該高溫陶瓷或低溫陶瓷基板上，通過高溫陶瓷燒結工藝或低溫陶瓷燒結工藝(LTCC工藝)制作而成，或通過薄膜濺射工藝等其它工藝制作在基板上。該電感6是在一層或多層射頻基板I上印制的帶狀線電感，該電感6的形狀可以是帶狀直線形、圓弧形、圓形或方形等形狀。該電感6或該電流控制線圈8可以是半圈、一圈或多圈等長度，也可以是多層一圖或多層多圈。該電感6與該線圈8的形狀和圈數可以不同，但該電感6與該線圈8不能直接接觸。由于該基板I是一層或多層基板，在一張大的基板上一次可印制幾千個該電感6的單元，然后象切豆腐一樣，切割成數千個電感單元，制造成本低，非常適合于大批量工業化生產。又由于該基板I可選用射頻基板，比如最常 用的PTFE基板，陶瓷基板，其材料都是耐幾百度高溫的射頻基板，適合于回流焊自動表貼(SMT)。我們知道繞制的線圈電感，其大批量生產費時費工，且體積大，這樣的電感受其氣密性和分布參數的影響，其頻率特性很難做高，當頻率很高時，信號的損耗過大，甚至會失去電感的作用。另外，對于手動調節，其芯體(磁體)的尺寸(直徑)不能太小，因為其芯體需要有羅紋，還需要有工具來旋轉它，因此，很難做到小型化；而本實用新型的芯體不受這些約束，不需要羅紋，也不需要手動調節，該芯體7的尺寸可以做的很小，比如象一個針一樣，插入到該孔2內即可，或者將金屬粉(比如磁粉)罐入該孔內，表面用樹脂或膠等封上，經高溫處理后就可以成為一個該芯體7。該芯體7越小，該電感6就可以做的越小(電感線長度越短)，其自諧振頻率就可以做的越高，自諧振頻率越高，其工作頻率也越高。請參閱圖1，本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的電感和電控制線圈的結構示意圖。該基板I是一個雙層PCB板，該電感6印制在該基板I的頂層。該電感6是一個圓弧形帶狀線，其寬度、長度及形狀可決定電感量的大小、電感的品質因數(簡稱為Q值)、以及電感的自諧振頻率。該電感6的兩端各有金屬連接過孔6-1、6-2，通過該過孔6-1、6-2將該電感6連接到該基板I的底層作為該電感6的一對電極6-3、6-4。該基板I上還印制有該流控制線圈8，該線圈8在該電感6的里面，但不能與該電感6相接觸。該電控制線圈8的位置在該電感6的中心部位，該線圈8也可以在該電感6的外面。該線圈8的兩端各有金屬連接過孔8-1、8-2，通過該過孔8-1、8-2將該線圈8連接到該基板I的底層作為該電控制線圈8的一對電極8-3、8-4。該基板I上還有一個孔2，該孔2是用于安裝芯體7的孔。該孔位于該線圈8的中心部。該孔2可以是圓孔、方孔或三角形孔等，圓孔比較好加工。請參閱圖2，本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的基板的底層結構示意圖。該電極6-3、6-4作為該電控可變電感器的一對電極；該電極8-3、8-4作為該電控制線圈8的一對電極，外部控制電流或電壓加在該電極8-3、8-4上，可以改變該芯體周圍的磁通量，該圖2是從下(底層)往上看的圖。請參閱圖3，本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的芯體的結構示意圖。該芯體7是一個圓柱體，它的形狀也可以是方柱體、三角形柱體等其它形狀。該芯體7的是磁性芯體、鋁合金芯體、鐵氧體芯體或鈷合金芯體等可以通過電流來改變磁通量的材料的芯體。該芯體7嵌入(安裝)在圖I的該孔2內。該芯體7還可以是粉狀材料體，填充在該孔2內，經過固化后也可以起到與固體芯體相同的效果。該芯體7是固體或粉狀體。該芯體是粉狀體時，可用高溫燒結成固體芯體。請參 閱圖4，本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。通過該電控制線圈8-3、8-4加入控制電流，來控制該芯體7周圍的磁通量，從而改變該電感6的電感量，達到電控可變電感的目的。控制電流越大,其磁通量也越大,該電感6的電感量也越大；反之亦然。這里為了直觀，圖形都畫的比較大，實際尺寸可以制作的很小，比如3mm (長)X 3mm (寬)X 2mm (高)。請參閱圖5，本實用新型第一實施方式的電控可變電感器的另一個立體結構示意圖。該基板I可以是多層基板，該電控制線圈8的圈數越多，在相同電流的情況下，該芯體7周圍的磁通量越大；但對于該電感6來講，圖數越少，該電感6的長度越短，其自諧振頻率越高。即可以根據實際需要，選擇不同圈數的該電控制線圈8和該電感6。多層基板還有氣密性好，加工方便，產品的一致性好、耐高溫、體積小、可用來自動表貼等諸多優點。由于該電感6是印制在該基板I上，該基板I是靠高溫多層壓接(粘合壓接)在一起，在該電感6的四周及線圈與線圈之間沒有空氣，該電感6不會裸露在外面，氣密性很好，該電感6的Q值可以做的很高。請參閱圖6，本實用新型第二實施方式的電控可變電感器的電感和電控制線圈的結構示意圖。該電感6與該電控制線圈8設置在不同位置，該電流控制線圈8的位置可以在該電感的中心部位，也可以在該電感6的旁邊。本實施方式中，該電控制線圈8的位置在該電感6的旁邊。同樣也可以達到改變該電感6的電感量的作用。這樣，該電感6的長度不受該線圈8和該芯體7的影響，可以做的很短，該電感6可以做成直線電感，也就是說該電感6的自諧振頻率可以做的非常高。這里要說明的是，為了直觀，本實施方式中的該電感6和該線圈8是用單一線條來表示的，實際應用中它們是有寬度的；而第一實施方式中的該電感6和該線圈8是用帶狀線的形式來說明的，它們沒有本質的區別。另外，本實施方式中與第一實施方式相似的部分，這里就不再重復說明。請參閱圖7，本實用新型第二實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。該電控制線圈8是多圈的線圈，這樣在同樣控制電流的情況下產生的磁通量會更大。但對于該電控制線圈8的位置設置在該電感6的旁邊的結構來講，磁通量對該電感6 (直線電感)的影響較小，靠近該芯體7的部分，磁通量變化較大，遠離該芯體7的部分，其磁通量變化較小。該芯體7嵌入在該線圈8的中心部位。請參閱圖8，本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的立體結構示意圖。它是一個可以用于手機天線調諧和匹配的電控可變電感器，它是在多層陶瓷上印制該電控制線圈8和該電感6，經高溫燒結的工藝加工而成的，它的尺寸很小，是0402型標準尺寸
5mm*0. 5mm)、非常適合于大批量工業化生產,加工成本低。該多層陶瓷可以做到幾十層。為了減少控制電流產生的手機功率損耗，可以提高該電控制線圈8的圈數，在該電控制線圈8和該電感6內的該孔2內，用射頻特性好、射頻損耗低、磁導率低、不易磁飽和的磁性材料做芯體，比如鈷粉來填充，若經高溫燒結后，該鈷粉變為固體磁性芯體7。由于小尺寸的要求，該孔2的直徑大約為O. 15mm，很難安裝磁柱(磁棒)，用磁粉填充、燒結的工藝很容易解決小體積的問題。請參閱圖9，本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的俯視圖。由于其尺寸很小，為了防止該磁芯體7焊接后與被焊接板上的其它電極接觸，在工藝上稍做加工即可，比如在填充該磁粉后，再在頂層和底層上各覆蓋一層陶瓷層，這樣該磁芯體7就不會露出表面。請參閱圖10，本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的頂層和底層上各覆蓋有一層陶瓷層或保護層的俯視圖。 請參閱圖11，本實用新型的第三實施方式的電控可變電感器的批量生產加工拼版圖。由于該電控可變電感器的尺寸小，實際加工時是在一個大的多層板上加工多個該電控可變電感器的該電控控制線圈8、該電感6、該磁芯體7和表面電極的單元，然后將該單元一個個切割開了分離單元，再加工各單元的外部側面電極，從而可加工成一個個的小尺寸的該電控可變電感器。.以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種電控可變電感器，其包括基板、其特征在于該電控可變電感器還包括芯體、印制在該基板上的電感和該電感的一對電極、印制在該基板上的電控制線圈和該電控制線圈的一對電極、在該電控制線圈和該電感內有一個孔、該芯體嵌入在該孔內。
2.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該芯體是磁性芯體、鋁合金芯體或鈷合金芯體。
3.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該基板是單層或多層基板；該基板是PCB板、高溫陶瓷基板或低溫陶瓷基板。
4.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該電感的形狀是圓弧形、圓形或方形。
5.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該芯體的形狀是圓柱體、方柱體或三角柱體；該芯體是固體或粉狀體。
6.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該電控制線圈的位置在該電感的中心部位，或在該電感的旁邊。
7.根據權利要求I所述的電控可變電感器，其特征在于該芯體是粉狀體時，可用高溫燒結成固體芯體。
專利摘要本實用新型公開了一種電控可變電感器，其包括基板、該電控可變電感器還包括芯體、印制在該基板上的電感和該電感的一對電極、印制在該基板上的電控制線圈和該電控制線圈的一對電極、在該電控制線圈內和該電感內有一個孔、該芯體嵌入在該孔內。通過改變該電控制線圈的電流，實現了高頻微波的電感量的連續可變。
文檔編號H05K1/16GK202713788SQ20122039670
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月4日 優先權日2012年8月4日
發明者閻躍軍 申請人:閻躍軍