CN101894656A - 一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子元件制造领域的微型高品质绕线型片式电感器的制造方法，包括：1)制作具有凹形面和端电极的磁芯；2)将漆包铜线的一端焊接在端电极上，转动磁芯，将漆包铜线环绕在凹形面中；3)将漆包铜线另一个端焊接在另一端电极上并拉断漆包铜线；4)使用UV树脂粘合剂对磁芯进行塑封并固化，5)测试分选、编带包装；本发明的制造方法可以制成0805、0603、0402等微型化的高品质绕线型片式电感，且成本低廉，生产效率高，合格率和命中率也高。

Description

一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法

技术领域

本实用新型涉及电子元件电感制造领域，具体是指一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法。

背景技术

电感器是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。电感器的主要参数：电感量，用符号L表示，它的基本单位是亨利(H)，常用毫亨(mH)、微亨(μH)、纳亨(nH)为单位。电感量取决于线圈的圈数，结构及绕制方法，反映电感线圈存储磁场能的能力，也反映电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。感抗：电感线圈对交流电流阻碍作用的大小。品质因素：表示线圈质量的一个物理量，为感抗与其等效的电阻的比值。

随着科技的进步和社会的发展，电子设备日益小型化、轻量化、高性能化，推动了表面组装技术的发展，片式电子元器件也迅速发展起来。

片式电感器亦称表面贴装电感器，它与其它片式元器件如片式电容、片式电阻等一样，是适用于表面贴装技术(SMT)的新一代无引线或短引线微型电子元件，其引出端和焊接面在同一平面上。

片式电感器从制造工艺来分，主要有两种类型，即绕线型和叠层型，绕线型是传统绕线电感器小型化的产物；叠层型则采用多层印刷技术和叠层生产工艺制作，体积比绕线型片式电感器还要小。

1)绕线型

它的特点是电感量范围广(mH～H)，电感量精度高，损耗小(即Q大)，容许电流大、制作工艺继承性强、简单、成本低等，但不足之处是在进一步小型化方面受到限制。陶瓷为芯的绕线型片电感器在这样高的频率能够保持稳定的电感量和相当高的Q值，因而在高频回路中占据一席之地。

2)叠层型

叠层型片式电感器的建厂投资较大，生产工艺非常复杂，需要采用高端的设备，某些设备例如烧结炉、切割机等需要进口，国内无法满足要求。某些材料也需要进口，例如印刷用的银浆和端电极用的银浆，也需要进口。对于工人需要中技以上学历，并且具有熟练的操作水平，技术人员需要本科以上技术水平，生产工序总共有大小三十多道，比较大的生产工序如下：

烘料---配料---制浆---流延---丝网印刷---干燥---层压---切割---排胶---烧成---倒角---封端---烧银---电镀---测试分选---包装。

上述生产工序中关键工序为：1)制浆---将各种材料严格按设定的配方配料，经过球磨机分散至合适的细度和粘度，经过滤成为浆料；2)流延---将浆料置于流延机中干燥成为厚度和外观质量合格的膜片。3)丝网印刷---其作用是制作内电极线圈，内电极线圈的连接状况、宽度、厚度、均匀性直接影响成品的直流电阻、Q值、可靠性；4)排胶---将生坏中的树脂通过加热形式排出，需要设定合适的排胶曲线，排胶太快产品容易开裂；5)烧成---通过烧结使生坯成为致密、晶粒均匀的瓷体；6)电镀---三层电镀工艺使片式电感适合于表面安装，达到要求的可焊性和耐焊性。

由于叠层型片式电感器生产工序多且复杂，产品生产过程任何工序出现问题都将影响合格率和命中率。因此，虽然叠层型片式电感器具有良好的磁屏蔽性、烧结密度高、机械强度好；尺寸小，有利于电路的小型化，磁路封闭，不会干扰周围的元器件，也不会受临近元器件的干扰，有利于元器件的高密度安装；一体化结构，可靠性高；耐热性、可焊性好；形状规整，适合于自动化表面安装生产。但是其缺点也是致命的，即：合格率低、成本高、电感量较小、Q值低，这些缺点妨碍了叠层型片式电感器的发展。

综上所述，绕线型片式电感器电感量大，精度高，Q值大，容许电流大、制作工艺简单、成本低等，但不足之处是很难微型化。而叠层型片式电感器则恰好相反，适合制作微型化产品，但工艺复杂、成本高、电感量低、精度低、Q值低。现代社会的发展，片式元件需要高精度、低成本、微型化，这是无可避免的，这就需要将绕线型和叠层型两种生产工艺取长补短，生产出社会所需要的产品。

根据本申请人在片式电感制造行业多年积累的经验和教训，想花大力气将叠层型片式电感器的精度和Q值提高、成本降低，以期达到绕线型片式电感器的水平，是不可能实现的，理由很简单，就是影响叠层型片式电感器质量的因素确实太多了，三十多道工艺，一般情况下，从投料至生产出合格产品，需要三十多天时间。而绕线型片式电感器，在外购磁芯的条件下，只要不到60分钟就可以出合格产品。

因此，必须将绕线型片式电感器微型化，才能满足社会所需；这正是本申请人花费多年心血进行潜心研发的目的所在。

发明内容

为了解决现有技术绕线型片式电感存在的微型化困难、生产效率不高问题，本发明提出了一种微型高品质绕线型片式电感及其制造方法。

本发明使用的技术方案如下：

一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，包括以下步骤：

1)制作具有凹形面的磁芯，并在磁芯凹形面的两端加封端电极；

2)将漆包铜线的一端焊接在磁芯端电极上，转动磁芯，将漆包铜线环绕在凹形面中；

3)漆包铜线环绕完毕，将漆包铜线置于另一个端电极之上，进行焊接，在焊接刚刚完成时拉断漆包铜线；

4)在设有凹槽的胶带上，将UV树脂粘合剂注入凹槽，把已经环绕漆包铜线的磁芯凹形面的背面浸入凹槽中，UV树脂粘合剂将磁芯凹形面的背面，以及与背面相连的四个侧面的部分面积湿润并包覆。

5)将载有已经环绕漆包铜线和包覆UV树脂粘合剂的磁芯的胶带，通过隧道式UV烘箱固化。

6)将固化完成后的胶带中本发明产品，即微型高品质绕线型片式电感，从胶带凹槽的背面压出，进入承料盘。

7)将本发明制造的产品进行测试分选、编带包装。

所述磁芯所用材料为陶瓷或者铁氧体；所述端电极为铜电极或者银电极。

所述将漆包铜线的一端焊接在磁芯端电极上的焊接头采用高频加热，快速、高效。

所述转动磁芯，将漆包铜线环绕在磁芯凹形面中，所用的绕线电机为伺服电机；控制漆包铜线拉力稳定的储线环由储线步进电机带动，储线环还配套有由角度传感器控制的紧线环；所述漆包铜线环绕在磁芯凹形面时的位移量由漆包铜线左右移动电机控制，此电机为伺服电机。

UV树脂粘合剂注入凹槽的数量采用高频高速气阀，以及UV胶筒和针筒阶梯结构结合的方式控制。

所述微型高品质绕线型片式电感的外形为长方体，规格为0402、0603、0805、1206、1812中的一种，优选0603或者0805。

隧道式UV烘箱固化温度为60-90℃，时间5-50秒，优选为65℃，时间10秒。

本申请人在传统绕线型片式电感器生产工艺的基础上，采用现代技术装备如光、机、电一体化设备，使用自动化高精度的机械操作，取代人工作业，制作微型化绕线型片式电感器，其尺寸甚至可以小于叠层型片式电感器尺寸，例如可以达到0402规格。

本申请人在不久之前研发成功并且已经应用于生产的绕线、塑封、编带测试三种系列全自动设备，可以制造出微型化的绕线型片式电感器，并且保持其优良的电性能和高可靠性，这三种系列全自动设备和所生产的产品已经开始推向市场，受到各界好评。这三种系列全自动设备已经申请实用新型专利保护，分别为：

1)片式电感绕线焊接机，本机能对绕线型片式电感器进行自动焊接和绕线；主要采用双CPU系统控制三个伺服电机和三个步进电机的动作，三个伺服电机分别控制磁芯绕线转动圈数、焊接头上下移动距离和压力、漆包铜线绕线时的移动速度；三个步进电机分别控制储线环的供线长度及拉力、焊接头左右移动距离、漆包铜线前后移动距离；还使用装有角度传感器的紧线环协助储线环控制漆包铜线拉力。

2)片式绕线电感全自动高速塑封机，本机能对绕线型片式电感器进行自动塑封和固化。

3)片式绕线电感测试编带机，本机能对绕线型片式电感器进行自动测试和分选、自动编带。

本发明的有益效果是：

1)本发明的微型高品质绕线型片式电感外形为长方体，中部设有环绕漆包金属线的凹形面，两边为端电极，使漆包金属线的环绕更加紧凑、环绕圈数准确易控，配合自动化的塑封，可以制成0603、0402等微型化的高品质绕线型片式电感。

2)采用本发明的方法，配合使用本申请人不久之前申请的三种专利设备，尤其是使用片式电感绕线焊接机，进行自动焊接和绕线，制作绕线型片式电感器；可确保微型高品质绕线型片式电感的电性能和可靠性达到要求，而且成本低廉，生产效率高，合格率和命中率也高。

附图说明

图1为叠层型片式电感器的外观示意图；

图2为本发明方法制造的微型高品质绕线型片式电感外观示意图；

图3为本发明方法制造的磁芯为哑铃形的微型高品质绕线型片式电感外观示意图；

图4为片式电感绕线焊接机示意图；

图5为图4中B-B面局部示意图；

图6为图4中A-A面局部示意图；

图7为叠层型和绕线型片式电感器性能对比；

图8为本发明方法制造的产品与现有技术绕线型片式电感器性能对比。

图中1-机架，2-绕线电机，3-左皮带轮，4-焊头左右移动电机，5-储线步进电机，6-储线环，7-焊头上下移动电机，8-漆包铜线，9--焊接头，10-片式绕线电感，11-右皮带轮，12-气缸，13-过渡皮带轮，14-右顶杆，15-振盘，16-左顶杆，17--漆包铜线前后移动电机，18--漆包铜线左右移动电机，19-引线筒，20-角度传感器，21-紧线环，22-储线筒，23-控制系统，31-瓷体，32-端电极，34-磁芯，35--树脂粘合剂。

具体实施方式

图1为现有技术叠层型片式电感器的外观示意图，在瓷体31内部设有螺旋形内电极，内电极的两个端头分别连接两个端电极32；图2为本发明的微型高品质绕线型片式电感外观示意图；图中可见，本发明一种微型高品质绕线型片式电感，包括中部设有凹形面的呈长方体形状磁芯34、环绕在磁芯凹形面中的漆包铜线8、磁芯34两端设置的端电极32；漆包铜线8的两个引出端分别与两个端电极32连接。

图3为本发明的磁芯为哑铃形状的微型高品质绕线型片式电感外观示意图；磁芯34制成哑铃形状，适宜制造更小尺寸如0603以下的产品。

磁芯34所用材料为陶瓷或者铁氧体，所述端电极32为铜电极。

本发明微型高品质绕线型片式电感的外形为长方体，规格为0201、0402、0603、0805、1206、1812中的一种；常用规格为0603、0805、1206。

本发明微型高品质绕线型片式电感凹形面的背面，以及与背面相连的四个侧面的部分面积，采用树脂粘合剂35进行塑封，通常采用UV丙烯酸树脂粘合剂或者UV环氧树脂粘合剂。

本发明微型高品质绕线型片式电感的制造方法，包括以下步骤：

1)制作具有凹形面的陶瓷或者铁氧体磁芯34，并在磁芯凹形面的两端加封铜端电极32；

2)将漆包铜线8的一端焊接在磁芯端电极32上，转动磁芯34，将漆包铜线8环绕在凹形面中；

3)漆包铜线8环绕完毕，将漆包铜线置于另一个端电极之上，进行焊接，在焊接刚刚完成时拉断漆包铜线；

4)在设有凹槽的胶带上，将UV树脂粘合剂注入凹槽，把已经环绕漆包铜线的磁芯34凹形面的背面浸入凹槽中，UV树脂粘合剂将磁芯凹形面的背面，以及与背面相连的四个侧面的部分面积湿润并包覆。

5)将载有已经环绕漆包铜线8和包覆UV树脂粘合剂的磁芯34的胶带，通过隧道式UV烘箱固化。

6)将固化完成后的胶带中本发明产品，即微型高品质绕线型片式电感，从胶带凹槽的背面压出，进入承料盘。

7)将本发明产品进行测试分选、编带包装。

上述第2)和第3)步，使用本申请人不久之前申请的专利设备--片式电感绕线焊接机，如图4、图5、图6所示，全自动完成制作，此片式电感绕线焊接机的焊接头采用高频加热，快速、高效；

带动磁芯34转动，将漆包铜线8环绕在磁芯凹形面中，所用的绕线电机为伺服电机2；控制漆包铜线拉力稳定的储线环由储线步进电机5带动，储线环6还配套有由角度传感器20控制的紧线环21；所述漆包铜线8环绕在磁芯凹形面时的位移量由漆包铜线左右移动电机18控制，此电机为伺服电机。

对本发明产品进行塑封固化的使用第二台专利设备--片式绕线电感全自动高速塑封机，采用高频高速气阀，以及UV胶筒和针筒阶梯结构结合的方式控制UV树脂粘合剂注入凹槽的数量；其隧道式UV烘箱固化温度为125℃，时间1分钟。

对本发明产品进行测试分选、编带包装，使用第三台专利设备--片式绕线电感测试编带机，对本发明产品进行自动测试和分级、自动编带，速度可以达到130只/分钟。

下面重点介绍片式电感绕线焊接机的工作流程：

1)开机，气缸12松开，右顶杆14向右回缩，振盘15的顶杆顶起一只片式绕线电感磁芯34，使之处于左顶杆16和右顶杆14之间，右顶杆14向左伸出，左顶杆16和右顶杆14夹住一只片式绕线电感磁芯34，顶杆下降。

2)漆包铜线前后移动电机17控制漆包铜线8向前移动，使漆包铜线8线端准确地置于片式绕线电感磁芯34的左端电极32之上，焊头上下移动电机7下降，焊接头9准确无误地将漆包铜线8焊接于片式绕线电感磁芯34的左端电极32上。

3)焊头上下移动电机7上升并在焊头左右移动电机4的推动下向右移动，伺服电机2转动一定圈数，将漆包铜线8从左到右环绕在片式绕线电感磁芯34左右端电极之间的位置；与此同时，漆包铜线左右移动电机18推动引线筒19和漆包铜线8向右移动，精确控制线距一致。

4)绕线完毕，漆包铜线左右移动电机18控制漆包铜线8置于片式绕线电感磁芯34的右端电极32之上。焊头上下移动电机7下降，焊接头9准确无误地将漆包铜线8焊接于片式绕线电感磁芯34的右端电极32之上。

5)漆包铜线左右移动电机18向右移动少许，与此同时，漆包铜线前后移动电机17向后移动少许；将漆包铜线8与右顶杆14成四十五度角轻轻拉断；焊头上下移动电机7上升。

6)气缸12松开，右顶杆14向右回缩，一只绕好漆包铜线的片式绕线电感10滑进承料盘中，产品绕线完毕。漆包铜线8和焊接头9由右向左移动至原始位置，进入下一只产品制作循环。

图7为叠层型和绕线型片式电感器性能对比，图中可见，绕线型片式电感器的各项电性能指标均比叠层型片式电感器优越得多。

图8为本发明与现有技术绕线型片式电感器性能对比，本发明制造的产品Q值比现有技术绕线型片式电感器的高，其它参数也达到或者超出现有技术产品的水平。

Claims (7)

1.一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)制作具有凹形面的磁芯(34)，并在磁芯凹形面的两端加封端电极(32)；

2)将漆包铜线(8)的一端焊接在磁芯端电极(32)上，转动磁芯，将漆包铜线环绕在凹形面中；

3)漆包铜线(8)环绕完毕，将漆包铜线置于另一个端电极(32)之上，进行焊接，在焊接刚刚完成时拉断漆包铜线；

4)在设有凹槽的胶带上，将UV树脂粘合剂注入凹槽，把已经环绕漆包铜线的磁芯凹形面的背面浸入凹槽中，UV树脂粘合剂将磁芯凹形面的背面，以及与背面相连的四个侧面的部分面积湿润并包覆。

5)将载有已经环绕漆包铜线和包覆UV树脂粘合剂的磁芯的胶带，通过隧道式UV烘箱固化。

6)将固化完成后的胶带中本发明产品，即微型高品质绕线型片式电感，从胶带凹槽的背面压出，进入承料盘。

7)将本发明制造的产品进行测试分选、编带包装。

2.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：所述磁芯(34)所用材料为陶瓷或者铁氧体；所述端电极(32)为铜电极或者银电极；

3.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：所述将漆包铜线的一端焊接在磁芯端电极上的焊接头(9)采用高频加热。

4.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：所述转动磁芯，将漆包铜线(8)环绕在磁芯凹形面中，所用的绕线电机(2)为伺服电机；控制漆包铜线拉力稳定的储线环由储线步进电机(5)带动，储线环还配套有由角度传感器控制的紧线环；所述漆包铜线环绕在磁芯凹形面时的位移量由漆包铜线左右移动电机控制(18)。

5.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：UV树脂粘合剂注入凹槽的数量采用高频高速气阀，以及UV胶筒和针筒阶梯结构结合的方式控制。

6.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：所述隧道式UV烘箱固化温度为60-90℃，时间5-50秒。

7.根据权利要求1所述的一种微型高品质绕线型片式电感的制造方法，其特征在于：所述微型高品质绕线型片式电感为0402、0603、0805、1206、1812中的一种。

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