芯和具有芯的線圈組件的制作方法
【專利說明】芯和具有芯的線圈組件
[0001]本申請要求分別于2014年6月13日、2014年8月8日、2014年11月3日在韓國知識產權局提交的第 10-2014-0072088 號、10-2014-0102560 號、10-2014-0150920 號韓國專利申請，這些韓國專利申請的公開內容通過引用被包含于此。
技術領域
[0002]本公開涉及一種具有顯著減小的尺寸并保持效率的芯和具有所述芯的線圈組件。
【背景技術】
[0003]可在電源中設置各種線圈組件(諸如，變壓器或線路濾波器)。通常，這種現有的線圈組件具有線圈纏繞線圈架且芯結合到線圈架的結構。這里，主要使用能夠容易地制造并具有優(yōu)異的效率的鐵氧體芯。
[0004]隨著線圈組件的小型化，已經進行了減小線圈組件的芯的尺寸的各種努力。然而，在根據現有技術的使用鐵氧體芯的情況下，在減小鐵氧體芯的體積方面存在限制。
[0005]此外，在使用已被普遍使用的電工硅鋼片(例如，由S1-Fe基材料形成)作為芯的情況下，芯損耗在400Hz或以上的頻率顯著增大，因此，在高的頻率下會難以將電工硅鋼片作為芯(見專利文獻2)。
[0006]此外，在鐵氧體芯的情況下，由于材料自身的低飽和磁化強度，導致難以減小芯的尺寸/厚度。
[0007]因此，需要一種新型的芯，該新型的芯具有顯著減小的體積，同時可在高頻保持其效率。
[0008][現有技術文獻]
[0009](專利文獻1)第2002-057045號日本專利特許公開
[0010](專利文獻2)第W02012/081884號PCT國際專利公開

【發(fā)明內容】

[0011]本公開的一方面可提供一種小型的線圈組件。
[0012]本公開的一方面還可提供一種具有芯的線圈組件，所述芯能夠顯著地減少渦電流的產生。
[0013]根據本公開的一方面，一種用于線圈組件的芯，所述芯可包括:多個金屬層，由納米晶體金屬帶材料形成，所述多個金屬層堆疊在所述芯中，其中，至少一個槽設置在至少一個金屬層中。
[0014]根據本公開的另一方面，一種用于線圈組件的芯可包括:多個金屬層，由納米晶體金屬帶材料形成；外芯；至少一個內芯，插入到外芯的內部。
[0015]根據本公開的另一方面，一種線圈組件可包括:環(huán)形芯，由納米晶體金屬帶材料形成的多個金屬層堆疊在所述環(huán)形芯中；至少一個線圈，纏繞在所述芯上。
【附圖說明】
[0016]通過下面結合附圖進行的詳細描述，本公開的以上和其它方面、特征和其它優(yōu)點將會被更清楚地理解，在附圖中:
[0017]圖1是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的線圈組件的透視圖；
[0018]圖2是圖1中示出的線圈組件的平面圖；
[0019]圖3是示出圖1中示出的線圈組件的芯的放大透視圖；
[0020]圖4A是沿圖3的線A-A截取的局部剖視圖；
[0021]圖4B是示出圖4A中示出的芯的金屬層的平面圖；
[0022]圖5是示出根據本公開的另一示例性實施例的芯的金屬層的放大圖；
[0023]圖6是示意性地示出根據本公開的另一示例性實施例的線圈組件的透視圖；
[0024]圖7是示意性地示出圖6中示出的線圈組件的分解透視圖；
[0025]圖8是示意性地示出圖7中示出的芯的分解透視圖；
[0026]圖9是示出將納米晶體的飽和磁通密度與鐵氧體的飽和磁通密度進行比較的結果的示圖；
[0027]圖10是示出測量安裝有線圈組件的電源(開關式電源(SMPS))中的芯損耗和功率效率的結果的示圖；
[0028]圖11是根據本公開的另一示例性實施例的芯的透視圖；
[0029]圖12是圖11中示出的芯的分解透視圖；
[0030]圖13是根據本公開的另一示例性實施例的芯的分解透視圖。
【具體實施方式】
[0031]在下文中，將參照附圖詳細地描述本公開的實施例。
[0032]然而，本公開可按照很多不同的形式來實施，并不應該被解釋為局限于在此闡述的實施例。確切地說，這些實施例被提供為使得本公開將是徹底的和完整的，并且將把本公開的范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0033]在附圖中，為了清晰起見，可夸大元件的形狀和尺寸，并將始終使用相同的標號來表示相同或相似的元件。
[0034]圖1是示意性地示出根據本公開的示例性實施例的線圈組件的透視圖，圖2是圖1中示出的線圈組件的平面圖。
[0035]參照圖1和圖2，根據本公開的示例性實施例的線圈組件100可以是施加有l(wèi)OOkhz或更高的高的頻率的變壓器或線路濾波器，線圈組件100可包括線圈50和芯40。
[0036]線圈50可纏繞在芯40上。
[0037]可使用單股線或者可使用通過捻搓幾股線形成的里茲線作為線圈50。
[0038]引線(線圈50的末端)可向外引導，從而用作端子銷，使得引線可電連接到或物理連接到外部結構(諸如主基板(未示出))。
[0039]根據本示例性實施例的線圈50可包括初級線圈50a和次級線圈50b。
[0040]初級線圈50a和次級線圈50b可分別纏繞在芯40上，從而通過芯40彼此電磁結合。在這種情況下，初級線圈50a和次級線圈50b可按照初級線圈50a和次級線圈50b彼此面對的方式纏繞在芯40上。然而，線圈的纏繞不限于此，而是可以進行各種改變。例如，初級線圈50a和次級線圈50b可在被堆疊的同時纏繞。
[0041]芯40可設置在線圈50中。此外，根據本示例性實施例的芯40可形成為連續(xù)的單片，而無切口部分。
[0042]圖3是示出圖1中示出的線圈組件的芯的放大透視圖，圖4A是沿圖3的線A_A截取的局部剖視圖，圖4B是示出圖4A中示出的芯的金屬層的平面圖。
[0043]參照圖3至圖4B，根據本示例性實施例的芯40可以是環(huán)形芯。然而，芯40的形狀不限于此，如果需要，芯40可具有各種形狀(諸如多邊環(huán)形形狀等)。
[0044]根據本示例性實施例的芯40可通過堆疊多個納米晶體金屬帶層來形成。
[0045]納米晶體金屬帶可具有納米晶體Fe (Si)形成在非晶基體中的精細結構。
[0046]圖9是示出將納米晶體的飽和磁通密度與鐵氧體的飽和磁通密度進行比較的結果的示圖，如圖9所示，大體上，Fe基納米晶體金屬的飽和磁通密度Bs等于或大于軟磁鐵氧體(Mn-Zn鐵氧體)的飽和磁通密度Bs的兩倍。因此，與由鐵氧體材料形成的芯相比，由納米晶體金屬形成的芯可被最小化并具有低的芯損耗，從而可實現高的效率。
[0047]可使用各種技術形成納米晶體金屬。例如，可使用具有連續(xù)長度的金屬玻璃帶澆鑄基本構造，可將帶形成為具有期望的結構(諸如卷繞形狀等)。
[0048]接下來，可在帶上執(zhí)行退火，使得最初的非晶態(tài)金屬在帶中形成納米晶體微觀結構。這里，可使微觀結構形成為具有高晶粒密度，從而晶粒具有小于大約lOOnm的平均尺寸，優(yōu)選50nm，更優(yōu)選10至20nmo
[0049]晶?？烧紦﨔e基合金的體積的至少50%。在這種情況下，芯可具有低芯損耗和低磁致伸縮。此外，由于磁致伸縮較低，因此該芯的磁性質可能不容易由于在制造和/或操作包括這樣的芯的裝置時產生的應力而劣化。
[0050]在本示例性實施例中，納米晶體金屬帶層40a至40η中的每個可使用含有大約10nm至20nm的尺寸的晶粒的納米晶體金屬帶來形成。也就是說，根據本示例性實施例的芯40可通過將納米晶體金屬帶切割為具有期望的形狀并堆疊納米晶體金屬帶的切割后的部分來形成。
[0051]這里，晶?？梢杂蒄e、S1、B、Cu、Nb和它們的混合物中的任何一種形成，但不限于此。例如，可使用混合物(諸如FeCuNbSiB、FeZrNbCu和FeCoZrBCu)作為納米晶體材料。
[0052]同時，涂敷有絕緣材料的絕緣涂層41可形成在納米晶體金屬帶層40a至40η (在下文中，金屬層)中的至少一個表面上。
[0053]絕緣涂層41可使堆疊的金屬層40a至40η彼此分隔開，從而顯著地減少在金屬層40a至40η的側表面中渦電流的產生。在這種情況下，可通過顯著地減小渦電流損耗來提高芯40的效率。
[0054]由于在退火之前，納米晶體金屬帶可涂敷有形成絕緣涂層41的絕緣材料，因此可將能夠承受退火工藝的材料用于絕緣涂層。例如，絕緣涂層41可以由MgO或Si02形成