TWM662740U - 改良型印刷電路板用濾波器裝置 - Google Patents

Abstract

本新型揭露了一種用於印刷電路板的改良型濾波器裝置。該濾波器裝置包括位於裝置中心的圓柱形核心、繞在核心周圍的螺旋形線圈、二個分別連接到核心之二端的支撐塊、二個分別連接到各支撐塊底面的電極、以及連接到支撐塊頂面的頂蓋。核心和支撐塊都是由具有高磁通率和低導電性的材料製成。其中，電極、頂蓋、與支撐塊的外型為矩形。

Description

改良型印刷電路板用濾波器裝置

本新型是指一種用於印刷電路板的電子元件，特別是指一種用於印刷電路板的濾波器裝置。

濾波器裝置是許多電子系統中的重要組件，在信號處理中扮演關鍵角色。它們被設計為允許特定頻率範圍的信號通過，同時衰減其他頻率的信號。這種功能在如無線通訊、音頻電子產品和高速數位電路等應用中特別有用，因為在這些應用中，我們常常希望從不需要的噪音或干擾中隔離出感興趣的信號。

傳統上，濾波器裝置是使用各種元件(包括電感器、電容器和電阻器)來建構的。這些元件通常按照特定的配置來排列，以達到所需的濾波特性。然而，這些傳統設計經常面臨幾個挑戰。例如，這些濾波器的性能可能會受到元件的物理特性(如形狀和材料特性)的影響。

濾波器裝置的設計中的一個挑戰是它們與印刷電路板(PCB)的整合。濾波器的物理特性，如其形狀和大小，可能會影響其性能和與PCB的相容性。例如，具有圓形的濾波器可能難以安裝在PCB上，導致在表面黏著技術(Surface Mount Technology)的組裝過程中出現位移的問題。此外，圓形也會使吸嘴難以抓住濾波器裝置，導致可能的錯位。

因此，如何解決上述的問題，便是值得本領域具有通常知識者去思量地。

為了解決上述的問題，本新型之目的是提供一種用於安裝在印刷電路板上的濾波器裝置，該濾波器裝置設計用於處理大電流並具有封閉的磁路以增加其交流阻抗。本新型之濾波器裝置是設計用於安裝在印刷電路板上，其包含幾個主要元件，例如：一核心、一線圈、二矩形支撐塊、二電極、以及一頂蓋。核心位於濾波器裝置的中心位置，並沿著長度方向延伸。在這個核心周圍繞著螺旋形狀的線圈，而每個支撐塊都連接到核心的一端。在支撐塊的底部表面連接著兩個電極，這兩個電極分別與線圈的兩端電性連接。頂蓋連接到支撐塊的頂部表面，橫跨整個濾波器裝置的長度和寬度。 值得注意的是，核心和支撐塊是由高磁滲透率和低導電性的材料製成，而頂蓋則是由UV膠所製成。此外，在本新型中，電極、該頂蓋、與該支撐塊的外型為矩形，這樣設計有利於安裝在PCB上。 在上述濾波器裝置中，核心的形狀為圓柱形且位於濾波器裝置的中心位置，且該核心沿著濾波器裝置的長度方向延伸。 在上述濾波器裝置中，一個線圈以螺旋的方式纏繞著核心。 在上述濾波器裝置中，兩個支撐塊各自連接到核心的一端。例如，支撐塊可以是正方形並由鐵氧體材料製成。 在上述濾波器裝置中，兩個電極各自連接到支撐塊的底部表面，其中電極連接到線圈的兩端。例如，電極可以是矩形並由銀-鎳-錫複合材料製成。 為讓本新型之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照圖1與圖2，圖1所繪示為本新型之濾波器裝置安裝在印刷電路板上的示意圖，圖2所繪示為本新型之濾波器裝置的仰視圖。在本實施例中，濾波器裝置100是設計用於安裝在印刷電路板10上，其包含幾個主要元件，例如：一核心110、一線圈120、二個矩形支撐塊130、二個電極140、以及一個頂蓋150。其中，核心110是沿著濾波器裝置100的長度方向延伸且位於濾波器裝置100的中心位置，且核心110的圓柱形狀有助於濾波器裝置100處理較大的電流。此外，線圈120繞著核心110纏繞。在本實施例中，線圈120的螺旋形狀旨在最大化線圈120的電感，同時最小化其物理尺寸。這種設計特性使濾波器裝置100能夠在緊湊的形狀中實現高性能，使其適合集成到空間受限的PCB中。 兩個呈矩形的支撐塊130分別連接到核心110的每一端。這些支撐塊130作為核心和線圈的結構支撐，幫助在操作過程中維護濾波器裝置100的完整性。支撐塊130的形狀為正方形，並由鐵氧體材料製成，鐵氧體材料這種合金化合物具有出色的磁性。每個支撐塊130的底面上都有電極140。電極140的形狀為矩形，並由銀、鎳和錫的複合材料製成。這些電極140連接到線圈120的兩端，作為濾波器裝置100和PCB之間的電接口。 此外，濾波器裝置100包括一個頂蓋150，該頂蓋150連接到支撐塊130的頂部表面。在本實施例中，頂蓋150的形狀為矩形，並跨越濾波器裝置100的長度和寬度。在本實施例中，頂蓋150是由UV膠所製成，為濾波器裝置100的內部組件提供了保護。 以下，將對濾波器裝置100進行更詳細的論述，請技術參照圖1與圖2。在本實施例中，核心110是位於濾波器裝置100中心的一個元件，且沿著濾波器裝置100的長度方向延伸，以作為線圈120所產生的磁通量的主要通道。核心110的圓柱形狀是濾波器裝置100的幾何配置的定義特性。這種圓柱形狀並非隨意選擇的，而是因為其特定的好處而選擇的。特別是，核心110的圓柱形狀可以實現磁通量的均勻分佈，這可以有助於濾波器裝置100的高效運行。此外，核心110的圓柱形狀還可以方便線圈120繞著核心110纏繞，從而簡化了濾波器裝置100的組裝過程。 濾波器裝置100的核心110周圍纏繞有一線圈120，這個線圈120循著核心110的輪廓以螺旋形狀纏繞在核心110周圍。線圈120的螺旋配置是一種刻意的設計選擇，旨在最大化線圈120的電感，同時最小化其物理尺寸。電感是線圈120在給定電流下可以產生的磁通量的量度。通過將線圈120以螺旋形狀纏繞在核心110周圍，濾波器裝置100可以產生高水平的磁通量，即使通過線圈120的電流相對較低。這種高阻抗可使濾波器裝置100能夠有效地濾除不需要的雜訊，同時保持高水平的信號完整性。 線圈120圍繞核心110的位置也是濾波器裝置100設計的一個值得注意的方面。通過將線圈120纏繞在核心110周圍，濾波器裝置100確保由線圈120產生的磁通量集中在核心110內。 此外，在核心110的每一端，都連接有兩個矩形的支撐塊130。這些支撐塊130在本實施例中的形狀為正方形，作為核心110和線圈120的結構支撐，幫助在操作過程中維護濾波器裝置100的完整性。支撐塊130由鐵氧體材料製成，鐵氧體材料具有高滲磁性和低電導率，使它們非常適合抑制雜訊的應用。 支撐塊130位於核心110兩端的位置，其提供了一個物理屏障，保護線圈120免受機械壓力和損壞，從而提高了濾波器裝置100的耐用性和可靠性。另外，每個支撐塊130的底面都連接有電極140。電極140的矩形形狀也簡化了它們與PCB的接口，使得能有效地進行電性接觸和信號傳輸。電極140作為濾波器裝置100與印刷電路板10之間的電性接口，是由銀、鎳和錫的複合材料製成。請同時參照圖3，複合材料中的銀成分構成了電極140的第一層142，銀以其高電導率而聞名。這種性質確保了濾波器裝置100與PCB之間的有效信號傳輸。當施加電流時，電極140中的銀允許電流以最小的阻力通過，確保信號以高保真度傳輸。這在信號完整性至關重要的應用中特別有益，例如在高速數位電路、無線通訊和音頻電子產品中。 另一方面，複合材料中的鎳和錫成分則分別構成了電極140的第二層144與第三層146，這有助於提高電極140的抗腐蝕性。其中，第二層144的鎳具有抗氧化和抗腐蝕性的特性，使其成為需要長期穩定性的應用上的理想選擇。第三層146的錫雖然也抗腐蝕，但還提供了其他好處，如低毒性和良好的可焊性。這兩種金屬在複合材料中的組合確保了電極140可以承受嚴酷的條件，包括高溫、濕度和暴露於各種化學物質，從而提高了濾波器裝置100的整體可靠性和壽命。 此外，銀、鎳和錫的複合材料在性能和成本之間提供了一種平衡。雖然銀是一種相對昂貴的材料，但其高電導率使其在需要有效信號傳輸的應用中不可或缺。另一方面，鎳和錫是更為經濟的材料，有助於提高電極140的抗腐蝕性。這三種材料在複合材料中的組合使得一個高性能的電極也具有成本效益，使濾波器裝置100在市場上具有競爭力。總之，由銀、鎳和錫的複合材料製成的電極140在濾波器裝置100的運作中起著關鍵的作用。它們出色的電導率確保了有效的信號傳輸，而它們的抗腐蝕性提高了裝置的耐用性和壽命。這些性質，加上複合材料的成本效益，使濾波器裝置100成為各種應用的可靠和經濟的解決方案。 在本實施例中，電極140以焊接的方式連接到線圈120的兩端。這種連接是通過電極140和線圈120的端部之間的直接物理接觸來實現的，從而實現了線圈120和電極140之間的有效電信號傳輸。電極140與線圈120的連接使濾波器裝置100能夠成為一個有效的濾波器，允許電信號通過線圈120並被線圈120和核心110產生的磁場修改。此外，將電極140放置在支撐塊130的底面使得當濾波器裝置100安裝時，電極140可以與印刷電路板10直接接觸，從而提供了濾波器裝置100與印刷電路板10之間的有效電氣接口。 接著，我們將濾波器裝置100的電極140和線圈120的連接方式進一步討論。在本實施例中，每個電極140都具有一個凹槽141，線圈120的兩端分別嵌入到這兩個電極140的凹槽141中。這種設計選擇有其特定的優點。 首先，這種設計確保了線圈120的兩端與電極140的穩定連接。由於線圈120的銅線直徑較粗，如果電極140未設置凹槽141而線圈120的兩端直接焊接在電極140上，可能會導致濾波器裝置100在焊接到PCB上後會產生不穩定而容易脫落。然而，通過在電極140上設置凹槽141並將線圈120的兩端嵌入其中，可以確保線圈120的兩端僅稍微凸出電極140的表面，從而降低濾波器裝置100在焊接到PCB上後產生不穩定的情形。 其次，這種設計還有助於提高濾波器裝置100的電性能。由於線圈120的兩端與電極140的凹槽141內部直接接觸，這確保了電信號可以有效地從電極140傳輸到線圈120，然後返回到電極140，從而使濾波器裝置100能夠有效地執行其濾波功能。此外，由於線圈120的兩端與電極140的凹槽141內部直接接觸，增加了接觸面積，這也有助於減少電阻和電流損失，從而提高濾波器裝置100的整體效能。 最後，這種設計還有助於簡化濾波器裝置100的製造和組裝過程。由於線圈120的兩端可以直接嵌入到電極140的凹槽141中，這使得線圈120和電極140的連接過程變得更為簡單和直接。這不僅可以減少製造和組裝過程中的時間和成本，而且還可以減少在這些過程中可能出現的錯誤，從而提高濾波器裝置100的整體質量和可靠性。 在本實施例中，頂蓋150呈矩形，這是一種與濾波器裝置100的幾何配置相一致的設計選擇。頂蓋150的矩形形狀使其可以跨越濾波器裝置100的長度和寬度，提供一個保護層，以保護濾波器裝置100的內部組件免受外部影響。頂蓋150的這種保護功能在濾波器裝置100暴露於惡劣操作環境的應用中特別有益，因而有助於提高濾波器裝置100的耐用性和可靠性。此外，頂蓋150的矩形形狀提供了比傳統的圓形或圓柱形設計的濾波器裝置更大的表面積，以便吸嘴（未顯示）抓取，這種增加的表面積顯著提高了吸嘴在SMT組裝過程中抓取和準確放置濾波器裝置100的能力。 以下，將對濾波器裝置100的安裝過程做一簡介。當濾波器裝置100安裝在PCB上時，電極140作為與PCB接觸的底層。電極140和PCB之間的直接接觸提供了一個有效的電氣接口，使得能夠在濾波器裝置100和PCB之間有效地傳輸信號。電極140的矩形形狀進一步有助於這種接口，因為它與PCB的平面表面對齊得很好，確保了穩定和安全的連接。 安裝過程涉及將濾波器裝置100定位在PCB上，使得電極140與PCB上的適當連接點接觸。一旦定位，可以使用標準的PCB安裝技術將濾波器裝置100固定到PCB上。電極140和PCB之間的直接接觸確保了電信號可以從PCB有效地傳輸到濾波器裝置100，通過線圈120，然後返回到PCB，從而使濾波器裝置100能夠執行其濾波功能。 在本實施例中，雖然核心110和支撐塊130是由鐵氧體材料製成的，但這並不意味著只能使用這種材料。事實上，任何具有高磁滲透率和低導電性的材料都可能是適合的選擇。高磁滲透率的材料能夠有效地導磁，而低導電性的材料可以防止電流直接通過核心110和支撐塊130，而是強制電流通過線圈。 因此，雖然鐵氧體材料在本實施例中被選為製作核心110和支撐塊130的材料，但其他具有相似特性的材料也可能是適合的選擇。例如，某些類型的鎳鐵合金（如穆氏金屬）和鈷鐵合金（如Permendur）等鐵合金材料都具有非常高的磁滲透率，並且導電性較低。此外，某些類型的磁性陶瓷，如鎳鋅鐵氧體和鎂鋅鐵氧體，也具有高磁滲透率和低導電性的特性。這些材料的優點是它們可以在高頻操作下保持良好的磁性能，並且對熱和化學環境具有良好的穩定性。然而，選擇哪種材料來製作核心110、支撐塊130和頂蓋150將取決於具體的應用需求，包括操作頻率、環境條件、成本考慮等因素。 總之，濾波器裝置100由於其特定的幾何配置和其結構中使用的材料，從而使濾波器裝置100具有幾個優點。濾波器裝置100的一個主要優點是其能夠處理大電流。這是由於核心110的圓柱形狀，它允許磁通量的均勻分佈，以及線圈120的螺旋配置，它最大化了線圈120的電感，同時最小化了其物理尺寸。濾波器裝置100的高電感對電流比使其能夠產生高水平的磁通量，即使通過線圈120的電流相對較大。這種特性在需要高電流處理能力的應用中特別有益，例如在無線通訊、音頻電子產品和高速數位電路中。 在某些實施例中，濾波器裝置100還會外接一個電容（未繪示），以增強其濾波效能。 雖然本新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:濾波器裝置

10:印刷電路板

110:核心

120:線圈

130:支撐塊

140:電極

141:凹槽

142:第一層

144:第二層

146:第三層

150:頂蓋

圖1所繪示為本新型之濾波器裝置安裝在印刷電路板上的示意圖。 圖2所繪示為本新型之濾波器裝置的仰視圖。 圖3所繪示為本新型之電極的組成。

100:濾波器裝置

10:印刷電路板

110:核心

120:線圈

130:支撐塊

140:電極

141:凹槽

150:頂蓋

Claims (8)

1. 一種濾波器裝置，用於安裝在印刷電路板上，該濾波器裝置包括： 一核心，其形狀為圓柱形且位於濾波器裝置的中心位置，且該核心沿著該濾波器裝置的長度方向延伸； 一線圈，其以螺旋形狀繞在該核心周圍； 二支撐塊，每個支撐塊都連接到該核心的一端； 二電極，每個電極都連接到該支撐塊的底部表面，其中所述二電極分別電性連接到該線圈的二端；以及 一頂蓋，連接到該支撐塊的頂部表面，其中該頂蓋橫跨濾波器裝置的長度和寬度； 其中，該核心與該支撐塊皆是由具有高磁滲透率和低導電性的材料所製成，而該頂蓋是由UV膠所製成； 其中，該電極、該頂蓋、與該支撐塊的外型為矩形。
2. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該核心是由鐵氧體材料所製成。
3. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該電極由銀-鎳-錫複合材料所製成。
4. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該電極包括由銀組成的一第一層，由鎳組成的一第二層，以及由錫組成的一第三層，其中該第一層是與該印刷電路板相接觸的底層。
5. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該頂蓋由鐵氧體材料所製成。
6. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該支撐塊是由鐵氧體材料所製成。
7. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中該電極以焊接的方式連接到該線圈的二端。
8. 如請求項1所述的濾波器裝置，其中所述電極各具有一凹槽，且該線圈的兩端分別嵌入到每個所述電極的該凹槽中。

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