CN101377975A - 一体式电感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式电感器及其制作方法，它包括压制成型的金属磁粉块体和电感线圈，电感线圈包括圈体和两个端子，圈体采用金属漆包线制成，圈体内嵌于金属磁粉块体中，端子分处于金属磁粉块的两侧外，圈体为双向螺旋结构。本发明还提供了一种上述电感器的制作方法，本发明的电感器可广泛用于各种电路，具有电感器体积小，效率高，大饱和电流，宽频率、产品质量稳定等特点。

Description

一体式电感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种一体式电感器及其制作方法。

背景技术

电子电气产品日趋向小型，多功能化发展，电子元器件市场呈现小体积，高效率的的发展趋势，一体式电感器体积小，效率高，大饱和电流，宽频率特性，低噪音，高电感情况下低的DCR等优越特点，被广泛应用于小体积、大功率电源，储能电感，大电流在线功率转换器，分布式线路DC/DC转换器，笔记本电脑、台式电脑、服务器等领域。公开号为CN1862720A中国专利申请公开了一种线圈内嵌式电感器及其制造方法，线圈嵌于金属磁粉体内，该线圈由绕线部分、引线端子部分组成一个整体，绕线部分的扁平导体按规定间隔缠绕而成，扁平导线的两个相对较大平面与绕制成型的线圈上下平面在同一平面。绕线部分的扁平导体由绝缘材料覆盖并使绕线之间绝缘；引线端子部分为绕线部分引出的第一端子部和第二端子部，线圈的两个端子露出于金属粉体外；其制造方法为：A)配制磁性金属粉末；B)制造线圈；C)将线圈内嵌在粉末磁芯中，并双向压制；D)加热固化处理；E)将引线端子折弯，使引线端子紧靠沿压粉体侧面折弯。上述技术方案具有体积小，效率高，大饱和电流，宽频率特性，低噪音，在高电感情况下低的DCR等优越特点。但是，上述技术方案存在着线圈一端出线引线和线圈交叉，在成型时受压力的影响存在引出线刺伤线圈，产生短路的潜在品质隐患等缺点。

发明内容

本发明提供了一种一体式电感器，解决了现有技术所存在的上述技术问题问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案解决的：一体式电感器，包括压制成型的金属磁粉块体和电感线圈，电感线圈包括圈体和两个端子，所述的圈体采用金属漆包线制成，所述的圈体内嵌于金属磁粉块体中，所述的端子分处于金属磁粉块的两侧外，其特征在于所述的圈体为双向螺旋结构。电感线圈的圈体被磁粉包围，在模具中压制成型，电感线圈完全处在磁粉块体的包裹中，通常，所述的磁粉块体为长方体。所述的两个端子即为电感器与电路的接口。通常将端子折叠在磁粉块体上使其焊接在电路中。本发明所述的双向螺旋结构即为圈体的的卷绕在轴向上有一个回卷的过程。

本发明采用独特的双向螺旋结构在保证线圈出线引线在同一平面的同时，有效的解决了公知技术绕线方式中，线圈一端出线引线和线圈交叉，在成型时受压力的影响存在引出线刺伤线圈，产生短路的潜在品质隐患。公知技术绕线方式，引出端子与线圈交叉，在成型时受压力的影响存在引出线刺伤线圈，产生短路。双向螺旋绕线法，线圈引出端子平行于线圈两边，使引线端子和线圈处于同意平面上，避免了引出端子于线圈交叉，在相同体积，获得相同电气特性的情况下，有效的预防了线圈短路的品质风险。

作为优选，所述的双向螺旋结构具体为：圈体从圈体的轴向和径向两个方向由内向外卷绕，然后向内卷绕。即圈体从其中心开始两端分别向沿轴反向卷绕，然后相向卷绕。

作为优选，两个端子为扁平状，端子的较大平面与圈体的径向平面平行。端子的较大平面和径向平行以获得更大的面积与电路焊接。

作为优选，所述的金属漆包线为扁平状，金属漆包线的较大平面与圈体的径向平面平行。较大平面与圈体的径向片面平行使得在相同的高度上电感线圈拥有更多的匝数。

作为优选，所述的所述的金属磁粉块体为还原铁粉、羰基铁粉或铁硅铁粉块体，优选还原铁粉块体。

本发明还提供了一种制作上述电感器的方法：

一种电感器的制作方法，它包括以下步骤：

A、由漆包线绕制成电感线圈；

B、将电感线圈的两端子剥落绝缘层并焊接在电极框架上；

C、将电极线框放在工作平台上，电感线圈和经处理后的金属磁粉混合置于压模中压制成压制件；

D、由压制件固化，释放应力后经钝化或喷涂处理。

作为优选，所述的经处理为经复合绝缘处理，添加粘接剂、润滑剂。

作为优选，所述的复合绝缘处理所用绝缘材料为硅烷偶联剂，其加入量为金属磁粉的0.1～5％Wt；所述的粘接剂为环氧树脂、聚亚酰胺树脂或酚醛树脂，其加入量为金属磁粉的1～8％Wt。

所述的绝缘处理是将树脂用稀释剂稀释，然后加入铁粉中混合搅拌均匀，当混合粉料在半干的状态下进行造粒，将造粒好的粉料晾干，完成绝缘处理并取得易于成型的粉料。

绝缘材料可以为硅烷偶联剂、硅酸钠，铬酸、磷酸，优选硅烷一种或多种，优选硅烷偶联剂，其加入量为磁粉的0.1～5％Wt，加少了产品表面电阻(IR)偏低，容易引起线圈与磁体短路和磁芯损耗增大，产品温升上升；加多了粉料磁导率偏低，增加成型压力。

粘接剂为环氧树脂、聚亚酰胺树脂或酚醛树脂中的一种或多种，优选聚亚酰胺树脂，其加入量为磁粉的1～8％Wt，这样做的优点是。其加入量过多不利于粉料颗粒制取，增加成型压力，过少不利于产品机械强度不够，产品容易破裂。

作为优选，所述的固化步骤为将压制件烘烤，所述的烘烤为分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按10～80℃递进升温，递进时间为20～60分钟。产品内各种材料的温度膨胀系数不一样，如果产品直接在高温条件下烘烤，容易产生产品破裂或隐性破裂，采用递进式的升温方式，减小各种材料间由于温度膨胀系数不一样产生的膨胀差异，达到既达到了应力释放和粘接剂固化的效果，又不会产生产品开裂的现象。

作为优选，电极框架上并排焊接多个电感线圈，所述的的电感线圈是由漆包线沿其两端向圈体的轴向和径向两个方向由内向外卷绕，然后向内卷绕而成。电极线圈上转上多个电感线框大大提高了生产效率，同时保证了产品稳定连续的性能，各个产品的区别小。

因此，本发明具有以下特点：

1、采用的扁平漆包线线圈可以获得更低的DCR和承载更大的电流；

2、独特的“双向螺旋”绕线方法，在保证线圈出线引线在同一平面的同时，有效的解决了公知技术绕线方式中，线圈一端出线引线和线圈交叉，在成型时受压力的影响存在引出线刺伤线圈，产生短路的潜在品质隐患。现有技术绕线方式，引出端子与线圈交叉，在成型时受压力的影响存在引出线刺伤线圈，产生短路。双向螺旋绕线法，线圈引出端子平行于线圈两边，使引线端子和线圈处于同意平面上，避免了引出端子于线圈交叉，在相同体积，获得相同电气特性的情况下，有效的预防了线圈短路的品质风险。

3、复合绝缘处理方法，公知技术的磁性材料绝缘处理都采用比较单一的绝缘材料，制成的产品表面抗氧化能力差，表面绝缘电阻在加温后不可逆的下降。随着时间推移而产线线路短路的潜在品质隐患，本复合绝缘方法融合了无机绝缘剂和偶联剂的优点，使制成的产品在获得优良的电气特性同时，还具有优秀的抗氧化和耐温性能稳定的表面绝缘电阻。下表是公知技术绝缘和本发明的复合绝缘方法制品在烘箱中用120℃温度烘烤1000小时，烘烤前后表面绝缘电阻的对比如下表：

附图说明

图1是本发明实施例1电感线圈的结构示意图；

图2是本发明是本发明实施例1的电极线框的结构示意图；

图3是本发明是本发明实施例1的电感线圈焊接在电极线框上的示意图；

图4是本发明实施例1的电感线圈的示意图；

图5是本发明实施例1的电感线圈的卷绕示意图

图6是现有技术卷绕示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

一体式电感器1，如图1所示包括两个伸出磁粉块体的端子3，所述的端子为扁平状，其较大平面和磁粉块体较大平面平行。其中电感线圈2的圈体被完全包裹在磁粉块体中，圈体采用双向螺旋结构，即电感线圈的圈体从其中心开始沿轴向分别向两端卷绕1圈，然后再向中心卷绕1圈。其产品尺寸为10.0×10.0×4.0mm，其制作流程如下：

A)线圈采用扁平漆包线线圈

B)金属粉末为纯铁粉，为了获得更好的电气特性和机械强度，将金属粉末用磷酸进行绝缘处理，加入量为0.1％Wt，经过绝缘处理过的金属粉末再添加环氧树脂作为粘接剂，加入量为1％Wt。添加硬脂酸锌作为润滑剂，加入量为0.1％Wt。

C)采用25T多级台阶模架压机，将步骤A)制作的电感线圈2通过端子焊接在如图2所示的电极框架4的接脚41上，将焊接了四个电感线圈的电极框架放置于工作平台上，使得电感线圈处于压模腔中，将步骤B)制成的金属粉末添加到设备料斗，用点动的方式按成型单位压力50KN/cm2，磁芯压缩密度5.6g/cm3调整产品的尺寸，重量，直到尺寸，重量，电气特殊电气特性符合设定要求。

D)将步骤C)制成的半成品进行烘烤处理，使其粘接剂固化和应力释放，以获得更好的电气特性和机械强度，烘烤方法为:采用分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按10℃递进升温，递进时间为60分钟。

E)将步骤D)制成的产品进行钝化或喷涂处理，采用水性或油性钝化剂，环氧树脂涂层。

F)将步骤E)制成的产品经过弯脚、切脚、整脚处理，获得一个完整的电感器。本实施例制成的产品电气特性测试如下表：

实施例2：

产品尺寸10.0×10.0×4.0mm，制作流程如下：

A)线圈采用圆形漆包线线圈

B)金属粉末为纯铁粉，为了获得更好的电气特性和机械强度，将金属粉末用硅烷偶联剂进行绝缘处理，加入量为5％Wt，经过绝缘处理过的金属粉末再添加聚亚酰胺树脂作为粘接剂，加入量为8％Wt。添加硬脂酸锌作为润滑剂，加入量为0.5％Wt。

C)采用25T多级台阶模架压机，将步骤A)制作的线圈放置于设备线圈装置内，将步骤B)制成的金属粉末添加到设备料斗，用点动的方式按成型单位压力80KN/cm2，磁芯压缩密度6.2g/cm3调整产品的尺寸，重量，直到尺寸，重量，电气特殊电气特性符合设定要求。

D)将步骤C)制成的半成品进行烘烤处理，使其粘接剂固化和应力释放，以获得更好的电气特性和机械强度，烘烤方法为:采用分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按80℃递进升温，递进时间为20分钟。

E)将步骤D)制成的产品进行钝化或喷涂处理，采用油性钝化剂，环氧树脂涂层

F)将步骤E)制成的产品经过弯脚、切脚、整脚处理，获得一个完整的电感器。

本实施例制成的产品电气特性测试如下表：

实施例3：

产品尺寸10.0×10.0×4.0mm，制作流程如下：

A)线圈采用扁平漆包线线圈

B)金属粉末为合金铁粉，为了获得更好的电气特性和机械强度，将金属粉末用硅酸钠和硅烷偶联剂进行绝缘处理，加入量为3％Wt，经过绝缘处理过的金属粉末再添加酚醛树脂作为粘接剂，加入量为6％Wt。添加硬脂酸锌作为润滑剂，加入量为0.3％Wt。

C)采用25T多级台阶模架压机，将步骤A)制作的线圈放置于设备线圈装置内，将步骤B)制成的金属粉末添加到设备料斗，用点动的方式按成型单位压力70KN/cm2，磁芯压缩密度5.9g/cm3调整产品的尺寸，重量，直到尺寸，重量，电气特殊电气特性符合设定要求。

D)将步骤C)制成的半成品进行烘烤处理，使其粘接剂固化和应力释放，以获得更好的电气特性和机械强度，烘烤方法为:采用分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按60℃递进升温，递进时间为40分钟。

E)将步骤D)制成的产品进行钝化或喷涂处理，采用水性或油性钝化剂，环氧树脂涂层

F)将步骤E)制成的产品经过弯脚、切脚、整脚处理，获得一个完整的电感器。

本实施例制成的产品电气特性测试如下表：

实施例4：

产品尺寸10.0×10.0×4.0mm，制作流程如下：

A)线圈采用圆漆包线线圈

B)金属粉末为合金铁粉，为了获得更好的电气特性和机械强度，将金属粉末用硅烷偶联剂进行绝缘处理，加入量为0.4％Wt，经过绝缘处理过的金属粉末再添加环氧树脂作为粘接剂，加入量为6％Wt。添加硬脂酸锌作为润滑剂，加入量为0.4％Wt。

C)采用25T多级台阶模架压机，将步骤A)制作的线圈放置于设备线圈装置内，将步骤B)制成的金属粉末添加到设备料斗，用点动的方式按成型单位压力70KN/cm2，磁芯压缩密度6.1g/cm3调整产品的尺寸，重量，直到尺寸，重量，电气特殊电气特性符合设定要求。

D)将步骤C)制成的半成品进行烘烤处理，使其粘接剂固化和应力释放，以获得更好的电气特性和机械强度，烘烤方法为:采用分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按60℃递进升温，递进时间为50分钟。

E)将步骤D)制成的产品进行钝化或喷涂处理，采用水性钝化剂，环氧树脂涂层

F)将步骤E)制成的产品经过弯脚、切脚、整脚处理，获得一个完整的电感器。

本实施例制成的产品电气特性测试如下表：

Claims (10)

1、一体式电感器，包括压制成型的金属磁粉块体和电感线圈，电感线圈包括圈体和两个端子，所述的圈体采用金属漆包线制成，所述的圈体内嵌于金属磁粉块体中，所述的端子分处于金属磁粉块的两侧外，其特征在于所述的圈体为双向螺旋结构。

2、根据权利要求1所述的一体式电感器，其特征在于所述的双向螺旋结构具体为：圈体从圈体的轴向和径向两个方向由内向外卷绕，然后向内卷绕。

3、根据权利要求1或2所述的一体式电感器，其特征在于：两个端子为扁平状，端子的较大平面与圈体的径向平面平行。

4、根据权利要求1所述的一体式电感器，其特征在于所述的金属漆包线为扁平状，金属漆包线的较大平面与圈体的径向平面平行。

5、根据权利要求1或3所述的一体式电感器，其特征在于所述的所述的金属磁粉块体为还原铁粉块体。

6、一种电感器的制作方法，它包括以下步骤：

A、由漆包线绕制成电感线圈；

B、将电感线圈的两端子剥落绝缘层并焊接在电极框架上；

C、将电极线框放在工作平台上，电感线圈和经处理后的金属磁粉混合置于压模中压制成压制件；

D、由压制件固化，释放应力后经钝化或喷涂处理。

7、根据权利要求6所述的电感器的制作方法，其特征在于：所述的经处理为经复合绝缘处理，添加粘接剂、润滑剂。

8、根据权利要求7所述的电感器的制作方法，其特征在于：所述的复合绝缘处理所用绝缘材料为硅烷偶联剂，其加入量为金属磁粉的0.1～5％Wt；所述的粘接剂为聚亚酰胺树脂，其加入量为金属磁粉的1～8％Wt。

9、根据权利要求7所述的电感器的制作方法，其特征在于：所述的固化步骤为将压制件烘烤，所述的烘烤为分段式烘烤，温度范围50～200℃，温度按10～80℃递进升温，递进时间为20～60分钟。

10、根据权利要求6或7或8或9所述的电感器的制作方法，其特征在于：电极框架上并排焊接多个电感线圈，所述的的电感线圈是由漆包线沿其两端向圈体的轴向和径向两个方向由内向外卷绕，然后向内卷绕而成。

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