индуктивный элемент

Формула изобретения

Индуктивный элемент, содержащий плоские спирали, расположенные попарно друг против друга на сторонах гибкой диэлектрической подложки с согласованными между собой направлениями закрутки витков и образующие индуктивные секции, которые сложены друг с другом по линиям сгиба диэлектрической подложки с обеспечением в сложенном состоянии соосного расположения плоских спиралей одна относительно другой, внутренние витки попарно расположенных плоских спиралей соединены друг с другом через контактные площадки и выполненные в них металлизированные отверстия, внешние витки плоских спиралей соседних индуктивных секций соединены между собой посредством печатных перемычек, отличающийся тем, что плоские спирали индуктивных секций размещены на сторонах гибкой диэлектрической подложки в виде прямоугольной матрицы, на гибкой диэлектрической подложке выполнены неполные встречные разрезы с образованием двух вложенных друг в друга гребенок из гибких полос, линии разреза расположены между рядами матрицы плоских спиралей, соединенных в последовательную зигзагообразную цепочку, начало и конец которой являются выводами индуктивного элемента, гибкие полосы сложены друг с другом зигзагообразно вдоль линий разреза со сгибом по неразрезанным участкам встречных гребенок, а каждая гибкая полоса сложена зигзагообразно по индуктивным секциям, причем линии сгиба гибких полос расположены между индуктивными секциями перпендикулярно линиям разреза.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к проектированию и изготовлению элементов радиоэлектронной аппаратуры, а именно индуктивных элементов, изготовленных методом печатного монтажа.

Известны индуктивные элементы [1] содержащие плоские спиральные обмотки, расположенные на диэлектрической подложке. Такие индуктивные элементы могут выполняться непосредственно на печатной плате, не требуют специальных средств для их установки и обладают высокой технологичностью в изготовлении.

Однако такие индуктивные элементы обладают существенным недостатком - небольшим диапазоном возможных значений индуктивности из-за ограниченного числа слоев, на которых могут быть выполнены спиральные обмотки.

Известен также индуктивный элемент [2] содержащий гибкие ленты, выполненные из диэлектрического материала и состоящие из индуктивных секций, в каждой из которых с обеих сторон ленты соосно размещены плоские электропроводящие спирали, внутренние витки которых соединены между собой через внутренние контактные площадки и выполненные в них металлизированные отверстия, на каждой гибкой ленте плоские электропроводящие спирали соединены в последовательную цепочку, внешние витки первой и последней плоских электропроводящих спиралей соединены с внешними контактными площадками, являющимися выводами индуктивного элемента, причем индуктивные секции на всех гибких лентах выполнены в форме правильных 2-угольников, где p 2, 3, 4, гибкие ленты расположены одна к другой под углом = 180/ и поочередно переплетены одна с другой, участки сгиба при плетении гибких лент расположены между индуктивными секциями, для каждой гибкой ленты каждый последующий сгиб осуществлен в направлении, противоположном направлению предыдущего сгиба, в сплетенных гибких лентах плоскости индуктивных секций совмещены одна с другой с совпадением центров плоских электропроводящих спиралей, внешние витки плоских электропроводящих спиралей первых и последних индуктивных секций гибких лент соединены с соответствующими выводами индуктивного элемента, причем направление закрутки витков плоских электропроводящих спиралей в индуктивных секциях всех гибких лент согласовано между собой.

Недостатками такого индуктивного элемента являются сложность его изготовления, обусловленная необходимостью выполнения индуктивных секций по определенной форме (при p > 2), и неточность совмещения центров плоских спиралей при переплетении гибких лент, что приводит к разбросу значений параметров индуктивного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к предложению является индуктивный элемент, изготовленный по способу [3] и содержащий расположенные попарно друг против друга на сторонах гибкой диэлектрической подложки плоские спирали с согласованными между собой направлениями закрутки витков и образующие индуктивные секции, внутренние витки попарно расположенных плоских спиралей соединены друг с другом через контактные площадки и выполненные в них металлизированные отверстия, а индуктивные секции соединены между собой посредством перемычек между внешними витками плоских спиралей соседних индуктивных секций.

Гибкая диэлектрическая подложка такого индуктивного элемента выполнена в виде диска, разрезанного по линии, проходящей по одному из радиусов диска, индуктивные секции сложены по линиям сгиба, проходящим через указанные перемычки, причем в сложенном состоянии плоские спирали индуктивных секций расположены соосно друг с другом.

Недостатком такого индуктивного элемента является сложная конфигурация гибкой диэлектрической подложки, выполненной в виде диска, что приводит к необходимости обеспечения точного местоположения центров плоских спиралей на окружности и обуславливает дополнительные погрешности при изготовлении и, особенно, при сборке (формовке) индуктивного элемента.

Другим недостатком известного индуктивного элемента является неоптимальное использование рабочей поверхности материала гибкой диэлектрической подложки, поскольку при изготовлении подложки круглой формы остается много отходов материала.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков, достигается в индуктивном элементе, содержащем плоские спирали, расположенные попарно друг против друга на сторонах гибкой диэлектрической подложки с согласованными между собой направлениями закрутки витков и образующие индуктивные секции, которые сложены друг с другом по линиям сгиба диэлектрической подложки с обеспечением в сложенном состоянии соосного расположения плоских спиралей одна относительно другой, внутренние витки попарно расположенных плоских спиралей соединены друг с другом через контактные площадки и выполненные в них металлизированные отверстия, внешние витки плоских спиралей соседних индуктивных секций соединены между собой посредством печатных перемычек, тем, что плоские спирали индуктивных секций размещены на сторонах гибкой диэлектрической подложки в виде прямоугольной матрицы, на гибкой диэлектрической подложке выполнены неполные встречные разрезы с образованием двух вложенных друг в друга гребенок из гибких полос, линии разреза расположены между рядами матрицы плоских спиралей, соединенных в последовательную зигзагообразную цепочку, начало и конец которой являются выводами индуктивного элемента, гибкие полосы сложены друг с другом зигзагообразно вдоль линий разреза со сгибом по неразрезанным участкам встречных гребенок, а каждая гибкая полоса сложена зигзагообразно по индуктивным секциям, причем линии сгиба гибких полос расположены между индуктивными секциями перпендикулярно линиям разреза.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен первый слой гибкой печатной платы;

на фиг.2 изображен второй слой гибкой печатной платы;

на фиг. 3 изображена гибкая печатная плата с выполненными в ней неполными встречными разрезами (сплошные линии) и линиями сгиба (пунктирные линии), по которым должны складываться друг с другом индуктивные секции;

на фиг. 4 показан индуктивный элемент на технологическом этапе выполнения операций сгиба индуктивных секций;

на фиг.5 показан индуктивный элемент на заключительном этапе, при котором все индуктивные секции сложены друг с другом и образуют многослойную структуру.

Индуктивный элемент изготовлен на двух сторонах 1 и 2 печатной платы, выполненной на основе гибкой диэлектрической подложки (фиг.1 и 2), и содержит плоские спирали 3 и 4, расположенные в виде прямоугольной матрицы попарно друг против друга на указанных сторонах с согласованными между собой направлениями закрутки витков.

Прямоугольная матрица, показанная на фиг.1 и 2, имеет размерность 6 х 6, а матрица, показанная на фиг.3, размерность 4 х 4.

Парные плоские спирали 3 и 4 расположены в индуктивных секциях 5 (на фиг. 3 секции выделены пунктирными линиями 6 и 7), причем первая 5₁ и последняя 5₁₆ секции имеют дополнительные зоны 8 для размещения в них контактных площадок 9, являющихся выводами индуктивного элемента.

Внутренние витки попарно расположенных плоских спиралей 3 и 4 соединены друг с другом через контактные площадки 10 и выполненные в них металлизированные отверстия (на чертежах обозначены крестиками).

Внешние витки плоских спиралей 3 и 4 соседних индуктивных секций 5 соединены между собой посредством печатных перемычек 11.

Плоские спирали посредством перемычек 11 соединены в последовательную зигзагообразную цепочку, начало и конец которой являются выводами индуктивного элемента 9.

На гибкой печатной плате выполнены неполные встречные разрезы 12 (изображены на фиг.1, 2, 3 сплошными линиями) с образованием двух вложенных друг в друга гребенок из гибких полос, причем линии разрезов 12 расположены между рядами матрицы плоских спиралей 3 и 4.

Гибкие полосы сложены друг с другом зигзагообразно вдоль линий разреза 12 со сгибом по неразрезанным участкам 7 встречных гребенок, а каждая гибкая полоса сложена зигзагообразно по индуктивным секциям 5, причем линии сгиба 6 гибких полос расположены между индуктивными секциями 5 перпендикулярно линиям разреза 12.

Индуктивные секции 5 сложены друг с другом по линиям сгиба 6 (фиг.4 и 5) таким образом, что в сложенном состоянии плоские спирали 3 и 4 индуктивных секций 5 расположены соосно друг с другом.

По окончании процесса сборки индуктивного элемента соседние индуктивные секции склеиваются друг с другом клеем с высоким значением тангенса угла диэлектрических потерь.

Предлагаемый индуктивный элемент работает следующим образом.

Плоские электропроводящие спирали 3 и 4 соединены в последовательную цепочку и индуктивно взаимосвязаны между собой, образуя многослойную катушку индуктивности.

При этом величина индуктивности индуктивного элемента с учетом высокого значения коэффициента взаимоиндукции индуктивных секций будет превышать суммарное значение индуктивностей плоских спиралей 3 и 4.

Такой элемент работает аналогично известным индуктивным элементам.

При подведении к выводам 9 элемента переменного напряжения в элементе возникает переменный электрический ток, который возбуждает вокруг обмотки многослойного индуктивного элемента переменное электромагнитное поле.

Предлагаемый элемент может быть включен в схему колебательного контура автогенератора, резонансного усилителя или частотного фильтра.

Индуктивный элемент изготавливается по технологии гибких печатных плат с использованием гибкой диэлектрической подложки, обеспечивающей возможность сгиба с малым радиусом.

Достоинством предлагаемого индуктивного элемента является его технологичность при изготовлении, простота и практическое отсутствие потерь материала, поскольку используется прямоугольная форма заготовки.

Источники информации

1. Патент США N 4313151, кл. H05K 1/16, опубл. 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1835563, кл. H01F 17/04, 1991.

3. Авторское свидетельство СССР N 1005201, кл. H01F 27/28, H01K, 3/00, 1981 прототип.