CN101697309A - 绕线电感线圈部件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绕线电感线圈部件，包括磁芯、缠绕在所述磁芯上的绕线线圈以及胶水固化部，所述胶水固化部覆盖所述绕线线圈并填充所述绕线线圈与所述磁芯间的间隙，所述胶水固化部为包含胶水和磁性粉的磁性混合材料固化形成，所述磁性粉与所述胶水的重量比不低于10∶8。还公开了该绕线电感线圈部件的制作方法。采用本发明，有利于稳定线圈结构，提高了磁芯抗冲击能力，保证在剧烈外部振动过程中产品的电气性能与产品的可靠性不会出现劣化。

Description

绕线电感线圈部件及其制作方法

技术领域

本发明涉及电感器，特别是涉及一种绕线电感线圈部件及其制作方法。

背景技术

近年来，要求绕线电感线圈部件小型化的同时，更加注重产品制作成本及使用可靠性，要求产品在温度剧烈变化及外部强力冲击的情况下，仍能保持产品使用性能而不出现大幅度劣化。已知多种类型的绕线电感线圈部件，在这些类型中，专利文献1：公开号CN 1637964A公开了在鼓型磁芯的线轴部存在线圈，在该线圈周围配置有具有特殊固化特性的磁性粉封装树脂；另外，专利文献2：公开号CN 101004967A公开了用磁性树脂覆盖鼓型磁芯，在线圈部件底部安装端子部件的产品结构。

专利文献1所公开构成中在鼓型磁芯的填充含有磁性粉的封装树脂，其固化后为橡胶状态，由于橡胶状态下树脂对磁芯、上下磁芯叶片、内部绕线之间的粘结作用较弱，故产品在外围剧烈冲击波动下，易出现电性偏移及耐物理冲击性能降低。

专利文献2所公开的构成设置了具有多角形的底部和从该底部的任意侧边树立设置的多个周壁部，同时，多个上述周壁部分别有与上磁芯叶片及下磁芯叶片的至少一方的外周边缘进行部分接触的多个端子部件，从而便于在周壁部与磁芯形成空间中填充混合材料；另外，在周壁部任意一个上设置外部电极连接点。由于部件件数多，增大了产品的安装空间，与元件小型化趋势相反；同时，部件多使得制作工序繁琐，导致产品成本增大，性价比较低。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种具有强抗物理冲击性能，电气性能稳定，同时成本低廉的绕线电感线圈部件。

本发明的另一目的是提供一种该绕线电感线圈部件的制作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种绕线电感线圈部件，包括磁芯、缠绕在所述磁芯上的绕线线圈以及胶水固化部，所述胶水固化部覆盖所述绕线线圈并填充所述绕线线圈与所述磁芯之间的间隙，所述胶水固化部由包含胶水和磁性粉的磁性混合材料固化形成，所述磁性粉与所述胶水的重量比不低于10∶8。

优选地，所述磁性粉与所述胶水的重量比为10∶8。

优选地，所述磁性粉为铁氧体磁性粉，所述胶水主体为环氧树脂。

优选地，所述磁芯为鼓型磁芯，所述鼓型磁芯包括上磁芯叶片、下磁芯叶片和连接上、下磁芯叶片的卷芯部，所述绕线线圈缠绕于所述卷芯部上且其两端部与在上、下磁芯叶片之一上形成的外部连接电极电连接。

优选地，所述外部连接电极包括在所述下磁芯叶片的底部开设的两个金属化凹槽，所述绕线线圈两端分别电连接至其中一个金属化凹槽内。

优选地，所述金属化凹槽经浸锡处理。

优选地，所述外部连接电极包括固定在所述下磁芯叶片上的两个金属引脚，所述绕线线圈两端分别电连接其中一个金属引脚。

一种绕线电感线圈部件的制作方法，包括以下步骤：

a.形成磁芯；

b.在所述磁芯上形成两个外部电极；

c.将绕线线圈缠绕在所述磁芯上，并将其两端部分别与其中一个外部电极电连接；和

d.提供含重量比不低于10∶8的磁性粉和胶水的磁性混合材料，将其涂覆所述绕线线圈并填充所述绕线线圈与所述磁芯间的间隙，然后使其固化。

优选地，所述磁性粉与所述胶水的重量比为10∶8。

优选地，所述步骤a中，形成包括卷芯部和上、下磁芯叶片的鼓型磁芯；所述步骤b中，在下磁芯叶片的底部开设两个金属化凹槽作为所述外部电极；所述步骤c中，将所述绕线线圈缠绕于所述卷芯部上且其两端部分别电连接至所述金属化凹槽内，并对所述金属化凹槽进行浸锡处理。

本发明有益的技术效果是：

在本发明的绕线电感线圈部件中，覆盖绕线线圈并填充绕线线圈与磁芯间的间隙的胶水固化部由包含胶水和磁性粉的磁性混合材料固化形成，其中磁性粉与胶水的重量比不低于10∶8，采用这种配比的磁性粉与胶水的磁性混合材料，其物理性能在于固化后邵氏硬度为D60或以上，如此有利于稳定线圈结构，提高磁芯抗冲击能力，从而保证在剧烈外部振动过程中产品的电气性能与产品的可靠性不会出现劣化。信赖性实验结果表明，当固化后磁性混合材料邵氏硬度为D60或以上时，产品在5-55HZ，振幅1.5mm情况下，振动2小时后电感量变化幅度小于1％。同时，胶水固化部与磁芯紧密连接，当外界物理冲击发生时，固化后的磁性混合材料对磁芯起支撑、稳固以及传递应力作用，从而使得产品抗物理冲击性能大幅提升，产品机械可靠性增加。此外，除了起到粘结剂的作用，由于含有特定配比的磁性粉，胶水固化部形成闭合磁路能在相同线圈参数的情况下达到较大的电感量。与普通的sleeve型结构磁芯相比，在相同线圈结构的情况下，本发明的胶水固化部可以使产品电感量提高0％～150％，从而降低产品制作成本。再者，该磁性混合材料固化前为具有较好流动性的膏体状，适合用于点胶工艺，因此，仅通过控制点胶参数，便可完成前述专利文献2中多个部件所能起的作用，从而可简化用于形成电感元件的工序。

附图说明

图1是本发明一种实施例绕线电感线圈部件的鼓形磁芯的立体图；

图2a-2c分别是图1所示的鼓形磁芯的正视图、右视图和俯视图；

图3是本发明一种实施例绕线电感线圈部件的立体图；

图4a-4c分别是图3所示的绕线电感线圈部件的正视图、右视图和俯视图；

图5是图3所示的绕线电感线圈部件的侧剖面图，即表示以通过鼓形磁芯的中心、同时垂直于上、下磁芯叶片的平面切断后状态的示意图；

图6是胶水固化部不同邵氏硬度对应振动实验后电感量变化幅度的曲线示意图；

图7是随铁氧体磁性粉比胶水的比例上升，产品电感量下降15％时对应的饱和电流示意图；

图8是本发明另一种实施例绕线电感线圈部件之引脚型的立体图；

图9是本发明一种实施例绕线电感线圈部件的制作方法流程图。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

具体实施方式

如图1～图5所示，一种实施例的绕线电感线圈部件包括铁氧体鼓型磁芯和绕线线圈。鼓型磁芯具有上磁芯叶片11、下磁芯叶片12和连接上、下磁芯叶片的柱形卷芯部13，绕线线圈31缠绕在卷芯部13上，且其两端部电连接至下磁芯叶片12上的外部连接电极22。该绕线电感线圈部件还具有混合了磁性粉和胶水的磁性混合材料，该磁性混合材料固化后形成介于上下磁芯叶片之间的胶水固化部4，其覆盖上、下磁芯叶片之间的绕线线圈并填充在上、下磁芯叶片11、12之间的空间内。其中，磁性粉与胶水的重量比不低于10∶8。采用这种配比的磁性粉与胶水的磁性混合材料，其物理性能在于固化后邵氏硬度为D60或以上，如此利于稳定线圈结构，提高磁芯叶片抗冲击能力，从而保证在剧烈外部振动过程中产品电气性能与产品可靠性不会出现劣化。优选地，所述磁性粉为铁氧体磁性粉，所述胶水主体为环氧树脂。更优选地，磁性混合材料为包含铁氧体磁性粉、环氧树脂、碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅及醇类稀释剂的膏状体。磁性混合材料也可以采用其它配方，如丙二醇、环氧树脂混合体系、硅树脂体系等。具体例如，磁性混合材料还可以是含有磁性粉、硅树脂及三氧化二铝、二氧化硅添加剂的膏状体。

请参考图6，由图可知，伴随胶水固化部硬度的不断增加，产品电感量变化幅度不断收窄，当邵氏硬度达到D60后，电感量变化幅度基本不再改变信。赖性实验结果表明，当固化后混合材料邵氏硬度为D60或以上时，产品在5-55HZ，振幅1.5mm情况下，振动2小时后电感量变化幅度小于1％。

同时，由于含有该特定配比的磁性粉，胶水固化部形成的闭合磁路能在相同线圈参数的情况下达到较大的电感量。与普通的sleeve型结构磁芯相比，在相同线圈结构的情况下，该绕线电感线圈部件的胶水固化部可以使产品电感量提高0％～150％，从而降低产品制作成本。

另一方面，胶水固化部与上、下磁芯叶片紧密连接，起到粘结剂的作用，当外界物理冲击发生时，固化后的磁性混合材料对磁芯叶片起支撑、稳固以及传递应力作用，从而使得产品抗物理冲击性能大幅提升，产品机械可靠性增加。

如表1所示，其中说明了为磁性粉与胶水不同配比情况下，胶水固化部对产品性能的影响。伴随铁氧体磁性粉比例增加，产品电感量不断提高；且铁氧体粉比例增加的同时，胶水固化部41的硬度也由质软转变为质硬，即硬度逐渐增加。由于所用的环氧树脂固化后具有正的热膨胀系数，故在进行冷热冲击实验过程中，当胶水固化部中环氧树脂含量较高时，对应较大的膨胀幅度，此时胶水固化部41与上、下磁芯叶片11、12之间存在较大的应力，易致使磁芯叶片出现开裂。如表1所示，当固化部中环氧树脂含量超过50％时，冷热冲击实验过程中，产品磁芯叶片出现了开裂现象。

表1磁性胶水不同配比和固化后的物理特性

注：(1)冷热冲击条件为-40～+125℃冷热冲击10个循环；

(2)☆磁芯叶片无裂纹   ★磁芯叶片有裂纹。

另外，该磁性混合材料固化前为具有较好流动性的膏体，适合用于点胶工艺，仅通过控制点胶参数，便可完成前述专利文献2中多个部件所能起的作用，从而可简化用于形成电感元件的工序。

在更优选的实施例中，所述磁性粉与所述胶水的重量比为10∶8。胶水固化部磁性粉含量不宜过高。磁性粉含量提高虽有利于提高产品电感量及增加产品可靠性，但当磁性粉含量过高时，胶水固化部气隙率减小，线圈外围磁场气隙率有所减小，导致产品耐电流特性弱化，直流偏置特性有劣化趋势，劣化产品应用环境。图7说明了伴随铁氧体磁性粉比胶水比例的上升，产品电感量下降15％时对应的饱和电流降低。兼顾产品直流偏置特性与产品机械可靠性，认为铁氧体粉比胶水为10∶8的比例较为合适，即胶水固化部的邵氏硬度处于D60附近较为适宜。

另，考虑到在导电线圈外围空间填充磁性胶水，将使得闭合磁路结构，从而影响电感产品的直流偏置特性，故有必要对固化部磁性粉颗粒大小的影响进行对比分析。实际实验结果表明，当磁性颗粒大小介于1-200um范围内时，产品的直流偏执特性没有显著变化，即当磁性颗粒大小介于1-200um范围内时，可以不用考虑其对产品直流偏执的影响。

如图2c、图4b和图5所示，在一些实施例中，鼓型磁芯的下磁芯叶片的底面具有金属化凹槽21，绕线线圈缠绕在卷芯上且其两端部电连接到下磁芯叶片的金属化凹槽中，优选再通过浸锡而形成产品外部连接电极22。该电极在-40℃~+85℃200个冷热冲击循环后，仍能够承受50N以上的剥离力。

如图8所示，在一些实施例中，鼓型磁芯的下磁芯叶片的底面开有连接通孔，鼓型磁芯还具有金属引脚，可为金属脚或金属针21′，绕线线圈缠绕在卷芯上且其两端部32被电连接到金属脚或金属针21′上，金属脚或金属针21′通过下磁芯叶片的连接通孔被引出，优选再通过浸锡而形成外部连接电极22′。

如图9所示，一种实施例绕线电感线圈部件的制作方法包括磁芯准备工序、外部电极形成工序、导电线圈形成工序、点胶和固化工序。优选还包括在导电连接工序之后的浸锡工序。

步骤一：磁芯准备工序，一体地形成包括卷芯和上、下磁芯叶片的磁芯。

步骤二：金属化电极形成工序，在下磁芯叶片底部形成金属化凹槽外部连接电极，也可为在下磁芯叶片底部形成金属脚或金属针外部连接电极。

步骤三：导电线圈形成工序，将电感绕线线圈缠绕在磁芯上，并将其两端部分别与外部连接电极相连接。

步骤四：浸锡工序，通过浸锡将线圈端头固定在金属化凹槽中；

步骤五：涂胶和固化工序(或称封装工序)，即通过点胶工艺，将膏体状态的磁性胶水，均匀涂布在上下磁芯叶片间的空间内，并对点胶完成的绕线电感产品进行磁性胶水固化操作，使磁性胶水由膏体状态固化至固体状态。

上述的点胶工序采用包含磁性粉和胶水的磁性混合材料，其中磁性粉与胶水的重量比不低于10∶8。该磁性混合材料的物理特性在于，固化后，其邵氏硬度为D60或以上，从而使得产品在1.5mm振幅、5-55HZ振动频率下振动2小时后，其电感量变化幅度小于1％。

以下结合更优选的实施例说明各工序。

在磁芯准备工序，将上磁芯叶片11、下磁芯叶片12和连接两者的卷芯部13磁芯连接形成一体而成的鼓型铁氧体磁芯。具体例子有，将含有镍铜锌系铁氧体材料粉末、树脂、粘合剂、润滑剂和增塑剂进行混炼，经制粒后在加热塑化状态下(100～200℃)用注射成型机注入模腔内固化成型，形成鼓型铁氧体磁芯坯体；然后，将坯体脱脂，在800-1000℃下煅烧3小时得到鼓型铁氧体磁芯。

在金属化电极形成工序，在下磁芯叶片12的底面的含有导线凹槽14的区域上直接形成外部金属化电极22，凹槽14在磁芯准备工序的干压过程中已经形成。具体的例子有，通过移印的方法，利用具有所期望的金属化电极图案的印具，将上述鼓型铁氧体芯保持在印刷台上，然后通过印具的沾银、移位、印刷，完成下磁芯叶片凹槽表面的银电极浆料涂布作业，其后将磁芯680℃下烧结20～30分钟；再通过电镀工艺，分别镀镍和锡，从而形成金属化的外部连接电极。

请参考图8，该工序也可以是形成引脚型的外部连接电极的工序。引脚型电极的制作方式与前述金属化凹槽型电极基本类似，在此不予详述。

在导电线圈形成工序，将绕线线圈缠绕在上述鼓型铁氧体芯的卷芯13上的同时，将其两端，即线头和线尾分别可导电地连接在上述金属化电极22上。具体例子有，将聚氨酯树脂包覆的铜线，缠绕在鼓型磁芯卷芯部13的外周指定圈数，绕线完成后将端头32收线，留取一定得长度后将多余导线剪除。其后，对留取导线部分进行脱膜处理，将导线外围的聚氨酯膜除去，将裸露导电线置入金属化凹槽中进行预焊，初步将导电线与金属化凹槽连接起来。为保证连接的可靠性，可对连接部位进一步进行浸锡处理(浸锡工序)。通过上述工艺，可以使产品剥离强度在-40℃～+85℃200个冷热冲击循环后，仍能够承受50N以上的剥离力。

在封装工序，在上述鼓型磁芯的卷芯13上缠绕了线圈的外围、上、下磁芯叶片之间的空间内填充含有磁性粉和胶水的磁性混合材料，其后对产品进行烘干处理，即可得到本发明所述之胶水固化部41。具体例子有，首先使用环氧树脂及相关助剂配制成磁性胶水，通过特殊注射器将磁性胶水注入磁芯叶片之间空间内，然后抹平，在120℃下烘干1小时，即可得到磁性胶水固化部41封端的绕线电感产品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种绕线电感线圈部件，包括磁芯、缠绕在所述磁芯上的绕线线圈以及胶水固化部，所述胶水固化部覆盖所述绕线线圈并填充所述绕线线圈与所述磁芯之间的间隙，其特征在于，所述胶水固化部由包含胶水和磁性粉的磁性混合材料固化形成，所述磁性粉与所述胶水的重量比不低于10∶8。

2.如权利要求1所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述磁性粉与所述胶水的重量比为10∶8。

3.如权利要求1所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述磁性粉为铁氧体磁性粉，所述胶水主体为环氧树脂。

4.如权利要求1至3任一项中所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述磁芯为鼓型磁芯，所述鼓型磁芯包括上磁芯叶片、下磁芯叶片和连接上、下磁芯叶片的卷芯部，所述绕线线圈缠绕于所述卷芯部上且其两端部与在上、下磁芯叶片之一上形成的外部连接电极电连接。

5.如权利要求4所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述外部连接电极包括在所述下磁芯叶片的底部开设的两个金属化凹槽，所述绕线线圈两端分别电连接至其中一个金属化凹槽内。

6.如权利要求5所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述金属化凹槽经浸锡处理。

7.如权利要求4所述的绕线电感线圈部件，其特征在于，所述外部连接电极包括固定在所述下磁芯叶片上的两个金属引脚，所述绕线线圈两端分别电连接其中一个金属引脚。

8.一种绕线电感线圈部件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.形成磁芯；

b.在所述磁芯上形成两个外部电极；

c.将绕线线圈缠绕在所述磁芯上，并将其两端部分别与其中一个外部电极电连接；和

d.提供含重量比不低于10∶8的磁性粉和胶水的磁性混合材料，将其涂覆所述绕线线圈并填充所述绕线线圈与所述磁芯间的间隙，然后使其固化。

9.如权利要求8所述的绕线电感线圈部件的制作方法，其特征在于，所述磁性粉与所述胶水的重量比为10∶8。

10.如权利要求8或9所述的绕线电感线圈部件的制作方法，其特征在于，所述步骤a中，形成包括卷芯部和上、下磁芯叶片的鼓型磁芯；所述步骤b中，在下磁芯叶片的底部开设两个金属化凹槽作为所述外部电极；所述步骤c中，将所述绕线线圈缠绕于所述卷芯部上且其两端部分别电连接至所述金属化凹槽内，并对所述金属化凹槽进行浸锡处理。

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