一种平面螺旋电感制造技术

本发明专利技术提出一种平面螺旋电感，包括螺旋电感臂、臂间和螺旋中央的Rogers RT/duroid6010介质、6010介质衬底、印刷电路板、第一馈电输入端、第二馈电输入端、馈电端和馈电臂；印刷电路板的材质选用FR4，印刷电路板作为底板，6010介质衬底建立在印刷电路板上，螺旋电感臂和臂间介质螺旋建立在6010介质衬底上，间隔设置，最内侧一圈为螺旋电感臂；螺旋臂中央为6010介质；第二馈电输入端两端分别连接最外圈螺旋电感臂的端部和馈电端，最内圈螺旋电感臂向印刷电路板一侧延伸，通过馈电臂和第一馈电输入端连接到馈电端；馈电端为螺旋电感臂提供激励，馈电臂的两端分别连接馈电输入端和螺旋电感臂。本发明专利技术在不改变线圈尺寸的情况下，电感值有了明显提高。有了明显提高。有了明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种平面螺旋电感


[0001]本专利技术涉及基本电子元件
，具体涉及一种平面螺旋电感。

技术介绍

[0002]近年来,随着信息技术的迅速发展,给电子设备的小型化、集成化等提出了更高的要求。通常在印刷电路板上布满了大量的电容、电阻和电感等分立元件。与集成芯片和模块相比，这些分立的无源元件占用了印刷电路板的大部分面积，因此它们的小型化、平面化是解决电子设备小型化、集成化的关键，同时这种小型化、集成化可降低元件间的干扰、降低损耗,提高了电路性能。
[0003]相比于电容和电阻而言，电感对印刷电路板的重量和体积具有更大的影响。现有平面螺旋电感采用在基片上设置电感绕线的结构，工艺简单，但电感值较低。现有平面螺旋电感的仿真模型如图1所示，包括螺旋电感臂、印刷电路板、第一馈电输入端、第二馈电输入端、馈电臂和馈电端，以正方形螺旋结构为例在仿真空间内进行构建电路模型并进行分析，分析结果如图2所示。在DC～10GHz范围内，电感值最大为3.2
×
10
‑9H。
[0004]为进一步提高电路性能，需要继续探索在不改变电感尺寸的条件下增大电感值，且不大量增加工艺复杂程度的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种平面螺旋电感，目的是解决在不改变平面螺旋电感结构尺寸的情况下增大电感值的技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]本专利技术公开一种平面螺旋电感，包括螺旋电感臂、臂间介质、介质衬底、印刷电路板、第一馈电输入端、第二馈电输入端、馈电端和馈电臂；
[0008]印刷电路板的材质选用FR4，外形尺寸大于等于螺旋电感臂的最大外围尺寸，印刷电路板作为底板，Rogers RT/duroid 6010介质衬底建立在印刷电路板上，螺旋电感臂和臂间6010介质建立在同类型6010介质衬底上，臂间6010介质填充在螺旋电感臂的相邻电感绕线之间，最内侧一圈为螺旋电感臂；螺旋臂中央6010介质在X方向和Y方向距相邻电感臂的距离均为0.1mm，厚度为0.035mm；第二馈电输入端两端分别连接最外圈螺旋电感臂的端部和馈电端，最内圈螺旋电感臂与馈电臂连接，向印刷电路板一侧延伸，穿过6010介质衬底后，通过第一馈电输入端连接到馈电端；第二馈电输入端和第一馈电输入端之间绝缘隔离；馈电端为螺旋电感臂提供激励，馈电臂的两端分别连接第一馈电输入端和最内圈螺旋电感臂。
[0009]进一步地，螺旋电感臂的材料为铜质。
[0010]进一步地，馈电端的材料为铜质。
[0011]进一步地，臂间介质的材料采用Rogers RT/duroid 6010介质。
[0012]进一步地，介质衬底的材料采用Rogers RT/duroid 6010介质；所述螺旋臂中央
6010介质(4)的材料采用Rogers RT/duroid 6010。
[0013]进一步地，螺旋电感臂采用正方形螺旋结构。
[0014]进一步地，螺旋电感臂的线宽为0.02032mm，厚度为0.035mm，相邻线间距为0.02032mm，最外圈长度为0.4267mm。
[0015]进一步地，臂间6010介质的厚度为0.035mm。
[0016]进一步地，6010介质衬底的厚度为0.05mm。
[0017]进一步地，螺旋臂中央6010介质的尺寸为X方向长0.20346mm，Y方向长0.2035mm，Z方向长0.035mm。
[0018]进一步地，印刷电路板的厚度为0.09mm。
[0019]本专利技术所取得的有益技术效果是：
[0020]与现有技术相比，在不改变线圈尺寸的情况下，电感值有了明显提高。实现了在不改变平面螺旋电感结构尺寸的情况下增大电感值的目的，且在工艺可实现性方面没有明显增加复杂度，填充的材料为目前常用的6010介质，易于加工，没有明显增加成本。对电感线圈的形状、尺寸均无特殊要求，可以推广到其它尺寸和平面形状的电感设计中，适用性较广。
附图说明
[0021]图1是现有技术中典型平面螺旋电感的仿真模型；
[0022]图2是图1中仿真模型的电感值分析结果；
[0023]图3是本专利技术其中一种平面螺旋电感具体实施例的仿真模型；
[0024]图4是图3在另一个视角的轴测视图；
[0025]图5是图3中仿真模型的电感值分析结果；
[0026]附图标记：
[0027]1、仿真空间；2、螺旋电感臂；3、臂间6010介质；4、螺旋臂中央6010介质；
[0028]5、印刷电路板；6、第一馈电输入端；7、第二馈电输入端；
[0029]8、馈电端；9、馈电臂；10、6010介质衬底。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，以下描述中提出的诸如特定系统结构、型号、技术参数等具体细节，仅为更好的理解本具体实施方式所做出的说明，而不是限定，不应因此影响本专利技术的保护范围。另外，对本领域技术人员来说应当知晓和理解的内容，此处不再赘述。
[0031]电感线圈与衬底之间存在寄生电容，当交流电流通过线圈时，部分电流会以位移电流形式通过寄生电容流至衬底，从电感的损耗机理考虑，存在金属导体损耗，衬底损耗，同时存在趋肤效应和邻近效应，这些都增加了电磁能量在空间和材料中的损耗，不利于能量的应用。
[0032]针对电路设计中常用的FR4印制板，在印制板表面制作平面螺旋电感，根据相关电磁场及电路理论的分析，减小电感尺寸可以增大电感量，然而受工艺条件的限制，尺寸的减小有一定的限度，当不能再减小电感尺寸时，可以在电感和介质基板之间加装材料作为介
质衬底，同时在电感相邻绕线之间也填充同类型介质材料，可以增加电感量。本专利中，Rogers RT/duroid 6010介质简称为6010介质。
[0033]如图3～4所示，基于上述分析提出了一种平面螺旋电感的具体实施例，包括螺旋电感臂2、臂间6010介质3、螺旋臂中央6010介质4、6010介质衬底10、印刷电路板5、第一馈电输入端6、第二馈电输入端7、馈电端8和馈电臂9。
[0034]平面螺旋电感的形状和尺寸无要求，可以是正方形螺旋结构，也可以是圆形螺旋结构，还可以是椭圆形或多边形等其他形式的螺旋结构。
[0035]图3中的螺旋电感臂2采用正方形螺旋结构，线宽0.02032mm，厚度0.035mm，相邻线间距0.02032mm，最外圈长度0.4267mm，材料选为铜质(copper)，绕3圈。
[0036]本具体实施例中臂间介质3填充在螺旋电感臂2的相邻电感绕线之间，厚度为0.035mm。臂间介质3的材料采用目前广泛使用的Rogers RT/duroid 6010，相对介电常数为10.2，比99瓷的相对介电常数更高。
[0037]本具体实施例中6010介质衬底设置在螺旋电感臂2和印刷电路板5之间，厚度为0.05mm。6010介质衬底10的材料同介质3。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面螺旋电感，其特征在于，包括仿真空间(1)、螺旋电感臂(2)、臂间6010介质(3)、6010介质衬底(10)、螺旋臂中央6010介质(4)、印刷电路板(5)、第一馈电输入端(6)、第二馈电输入端(7)、馈电端(8)和馈电臂(9)；所述印刷电路板(5)的材质选用FR4，外形尺寸大于等于螺旋电感臂(2)的最大外围尺寸，印刷电路板(5)作为底板，6010介质衬底(10)建立在印刷电路板(5)上，螺旋电感臂(2)和臂间6010介质(3)建立在6010介质衬底(10)上，臂间6010介质(3)填充在螺旋电感臂(2)的相邻电感绕线之间，最内侧一圈为螺旋电感臂(2)；螺旋电感臂中央为6010介质；所述第二馈电输入端(7)两端分别连接最外圈螺旋电感臂(2)的端部和馈电端(8)，最内圈螺旋电感臂(2)与馈电臂(9)连接，向印刷电路板(5)一侧延伸，穿过6010介质衬底(10)后，通过第一馈电输入端(6)连接到馈电端(8)；所述第二馈电输入端(7)和第一馈电输入端(6)之间绝缘隔离；馈电端(8)为螺旋电感臂(2)提供激励，馈电臂(9)的两端分别连接第一馈电输入端(6)和最内圈螺旋电感臂(2)。2.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述螺旋电感臂(2)的材料为铜质。3.根据权利要求1所述的平面螺旋电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海涛，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：