CN103050224A - 功率电感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率电感器及其制造方法，所述功率电感器包括内芯、紧密包覆内芯的压铸体；内芯为漆包线绕制而成的线圈结构，其包括主体及自所述主体延伸出的延伸部，压铸体采用磁性金属粉料一体压铸于内芯上而形成，延伸部露出压铸体的相对端面；压铸体对应延伸部的端部表面上镀有金属层，将压铸体的端部包覆起来，以形成功率电感器的电极。本发明采用磁性金属粉料与内芯一体压铸成型，可实现大批量自动化生产，极大地减少了材料成本和用工成本；取消了传统线圈与电极间的焊接工艺，彻底克服了传统工艺中容易出现焊点等各种问题的质量隐患，使得成品的绝缘特性、磁屏蔽特性、耐电流特性、高温特性以及成本控制得以大幅度提升。

Description

功率电感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电感器及其制造方法，尤其涉及一种功率电感器及其制造方法。

背景技术

随着科技的迅速发展，包括手机在内的各种移动数码产品的尺寸越来越小。由于环境的变化带来的对电磁辐射，交叉干扰与电磁污染管制越来越严格（EMC管制标准），电感器在电路中担当重要的吸收突波功能，而其中的功率电感器的耐电流特性、EMI特性还满足不了市场的要求。当前市场的小尺寸片式功率电感器大都不是一体成型的构造，存在电感量偏低、不耐大电流、可靠性差和温度过高，以及EMI特性不好的现实困难，同时，自动化程度不高，其用工成本高也是业界发展的障碍。

目前业内已有采用粉末压铸一体成型的功率电感器电极，其采取的工艺是将电极的端部埋入粉体的内部以求固定，这种方式虽然简单易行，但是也出现了在小尺寸（3*2*1以下尺寸）工艺无法实现的困境。难点有：其一在于直径0.15以下的高强度漆包线无法实现机械脱皮焊接，直径0.15以下自焊线虽然可以焊接但绝缘耐压达不到要求；其二是由于尺寸小，埋入式电极占用粉体空间，致使粉料减少，电感的磁能积下降，线圈外缘尺寸受电极挤占，致使耐电流特性下降；其三是小尺寸的电极成本较高，产品电极尺寸与形状的一致性精准程度较低，且难以实现大批量的全自动化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种功率电感器。

本发明要解决的技术问题之二在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种功率电感器的制造方法。

本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：提供一种功率电感器，包括内芯、紧密包覆所述内芯的压铸体；所述内芯为漆包线绕制而成的线圈结构，其包括主体及自所述主体延伸出的延伸部，所述压铸体采用磁性金属粉料一体压铸于所述内芯上而形成，所述延伸部露出所述压铸体的相对端面，所述压铸体对应所述延伸部的端部表面上镀有金属层，将所述压铸体的所述端部包覆起来，以形成所述功率电感器的电极。

所述金属层包括铜层，还包括依次镀于所述铜层上的镍层及锡层。

所述内芯为采用扁平或圆形的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构；所述内芯的所述延伸部呈扁平状。

所述压铸体的表面覆有树脂层，所述树脂层位于所述金属层下方。

所述磁性金属粉料为经过绝缘包覆的粒度小于50微米的羰基铁粉、还原铁粉、电解铁粉、雾化铁粉、铁硅铝粉、铁硅合金粉、高磁通粉、非晶铁粉及铁氧体粉中的一种或多种的组合。

本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：提供一种功率电感器的制造方法，包括以下步骤：

（1）、采用漆包线绕制制备内芯，并调配磁性金属粉料；

（2）、将所述内芯放入压铸腔中；

（3）、在所述压铸腔中填入所述磁性金属粉料，进行压铸并热固化，使得所述磁性金属粉料紧密包覆在内芯上，形成压铸体，所述内芯的延伸部露出所述压铸体的对应端面；

（4）、在所述压铸体对应所述延伸部的端部表面上进行电镀金属层，从而金属层将所述压铸体的所述端部包覆起来形成电极，制得所述功率电感器。

所述步骤（1）中，所述内芯为采用扁平的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构；或为采用圆形的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构，从而该步骤（1）还包括将所述内芯的延伸部进行压扁处理，以得到扁平状的延伸部。

所述步骤（3）还包括（3.1）、将所述压铸体在树脂液中浸涂，干燥固化，得到表面覆有树脂层的压铸体。

所述步骤（3）还包括步骤（3.2）、将所述表面覆有树脂层的压铸体进行电镀前处理：将所述压铸体露出有所述内芯延伸部的端面进行磨平处理，使得所述延伸部平齐而露出于所述压铸体的所述端面。

所述步骤（4）包括：

（4.1）、对所述压铸体进行电镀铜层，所述铜层与露出所述压铸体端面的所述延伸部以化学金属键形式结合；

（4.2）、将镀有铜层的压铸体对应所述内芯延伸部的端部保护起来，对所述压铸体其余表面部分进行腐蚀处理，以去除其上的铜层；

（4.3）、在所述压铸体的所述端部的铜层上进行镀镍，在其上形成镍层；

（4.4）、在所述镍层上进行镀锡处理，在所述镍层上形成锡层，从而所述延伸部与其所对应的所述压铸体的端部及所述铜层、镍层与锡层组合形成电极。

本发明采用磁性金属粉料与内芯一体压铸成型，可以实现大批量自动化生产，极大地减少了材料成本和用工成本；取消了传统线圈与电极间的焊接工艺，彻底克服了传统工艺中容易出现焊点等各种问题的质量隐患，使得成品的绝缘特性、磁屏蔽特性、耐电流特性、高温特性以及成本控制得以大幅度提升。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的功率电感器的结构示意图；

图2是图1所示功率电感器的内芯一实施例的结构示意图；

图3是图1所示功率电感器的内芯另一实施例的结构示意图；

图4是本发明的功率电感器的制造过程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1及图2所示，本发明的功率电感器，包括内芯2、紧密包覆所述内芯2的压铸体1。内芯2为漆包线绕制而成的线圈结构，其包括主体21及自主体21延伸出的延伸部22，延伸部22呈扁平状。压铸体1采用磁性金属粉料一体压铸于内芯2上而形成，压铸体1将内芯2高密度封固于其中，延伸部22露出压铸体1的相对端面。

所述漆包线采用高强度热熔（耐高温）的漆包线，可为扁平型的或圆形的漆包线，如图2所示，内芯为采用扁平型漆包线绕制而成的线圈结构；作为一种选择性实施方式，如图3所示，内芯2’也可为圆形漆包线绕制而成的线圈结构，其延伸部22’通过压扁处理后呈扁平状。

所述磁性金属粉料为绝缘的磁性金属粉料，其为经过绝缘包覆的粒度小于50微米的羰基铁粉、还原铁粉、电解铁粉、雾化铁粉以及铁硅铝粉，铁硅合金粉以及高磁通粉、非晶铁粉、铁氧体粉等铁基粉末的一种或多种的组合，由该绝缘的磁性金属粉料压铸形成的压铸体1具有绝缘性。压铸体1对应延伸部22的端部表面上镀有金属层3，将压铸体1的端部包覆起来，以形成功率电感器的电极，所述端部包括露出有延伸部22的压铸体1的端面，还包括自该端面向压铸体1中间延伸一段的部分。金属层3包括铜层，还包括依次镀于铜层上的镍层及锡层，从而露出压铸体1的延伸部22与金属层3之间为化学金属键结合。在本实施例中，所述压铸体1呈长方体，其内包覆一个线圈结构的内芯2，内芯2主体21两端部分别延伸出有延伸部22，分别露出压铸体1的相对两端面。压铸体1对应延伸部22的相对两端部分别镀有金属层3，以形成电极。

压铸体1的表面还覆有树脂层，树脂层为采用环氧树脂涂覆形成的透明树脂层。该树脂层位于金属层3下方，且包覆压铸体1表面，起到防潮防锈的作用。

该功率电感器耐大电流，可超小尺寸制备，尺寸可为3.2*2.5*1以下。彻底解决了当下小尺寸功率电感器难以使用高强度耐高温漆包线的用线限制，突破了当前业界普遍使用自焊线造成可靠性差的弊端。

参考图4所示，其为本发明的功率电感器的制造过程示意图，其中箭头表示加工的进行顺序，该功率电感器的制造方法包括以下步骤：

（1）、采用漆包线绕制制备内芯2，并调配磁性金属粉料。

可采用自动绕线机绕制内芯2，漆包线采用扁平或圆形的高强度热熔漆包线，将其绕制形成线圈结构，作为内芯2；参考图2所示，所制得的内芯2包括主体21及自主体21延伸出的延伸部22，延伸部22呈扁平状，其作为内芯2的导电部分。当采用扁平漆包线绕制内芯2，所得到的延伸部22呈扁平状；采用圆形的漆包线绕制时，参考图3所示，则该步骤（1）还包括将圆形漆包线绕制的内芯2’的延伸部22’进行压扁处理，以得到扁平状的延伸部22’。磁性金属粉料具绝缘性。

（2）、将内芯2放入压铸腔中。

将内芯2放入压铸机的压铸腔时，内芯2的延伸部22不需经过脱皮而直接装入压铸膜的压铸腔中，由于延伸部22呈扁平状，因此其在压铸腔内起到垂直定位和水平定位的作用。

（3）、在压铸腔中填入磁性金属粉料，进行压铸并热固化，使得磁性金属粉料紧密包覆在内芯2上，形成压铸体1，内芯2的延伸部22露出压铸体1，如图4中（a）图所示。

该步骤中，在放有内芯2的压铸腔中填入磁性金属粉料，使内芯2完全埋入在磁性金属粉料中，采用震实压铸得到压铸体1，以将内芯2高密度封固于其中，彻底克服了以往容易出现焊点的各种质量隐患，使得成品的绝缘特性，磁屏蔽特性，耐电流特性，高温特性，以及成本控制得以大幅度提升。内芯2的延伸部22露出压铸体1端面的部分不超过1mm，而内芯2的其余部分完全被磁性金属粉料所屏蔽，使得成品具有良好的机械强度特性和磁屏蔽特性。

为获得外观更佳的压铸体1，将热固化后得到的压铸体1进行去毛边处理，以获得无毛刺、无压铸披锋，表面光滑的压铸体1。去毛边工艺可采用机械转动的滚筒方法，成本极低，利于大批量处理。在本实施例中，通过该步骤获得长方体状的压铸体1，内芯2的延伸部22对应包覆在其相对两端部内，且露出端部端面。

该步骤之后还包括（3.1）、将得到的压铸体1在树脂液中浸涂，干燥固化，得到表面覆有树脂层的压铸体1。树脂液优选环氧树脂液，浸涂可在大气条件下或真空下，本实施例中，优选真空下浸涂，可更好防止气孔起泡。干燥固化处理可在流化设备中进行，利于大批量处理，且采用震动干燥固化（也称流化包衣裹覆），能够保证每个产品得到充分的流化而互不粘连。固化后的树脂层为透明的树脂层，均匀平整。

还包括步骤（3.2）、将表面覆有树脂层的压铸体1进行电镀前处理：将压铸体1露出有内芯2延伸部22的相对端面进行磨平处理，使得延伸部22平齐而露出于压铸体1的该相对端面。可将表面覆有树脂层的压铸体1一个个通过送料器排列，通过自动磨端头机进行端面磨平，磨平时仅磨去内芯2所露出在外延伸部22的端部及压铸体1对应端面的小部分磁性金属粉料，从而暴露出延伸部22的断面及其所在压铸体1的端面的树脂层，以便后续电镀，如图4中（b）图所示。

（4）、在压铸体1对应延伸部22的端部表面上进行电镀金属层3，从而金属层3将压铸体1的端部包覆起来形成电极，制得功率电感器。

该步骤（4）包括：

（4.1）、对压铸体1进行电镀铜层31，铜层31与露出压铸体1端面的延伸部22以化学金属键形式结合，如图4中（c）图所示。在电镀前还需对压铸体1进行清洗、活化处理，该清洗、活化处理采用现有技术手段实施即可。

电镀处理可一次大批量进行，如以10000个待镀压铸体1为一批次。电镀时，调整好适当的电镀电流和镀液温度，当电镀铜层到适当厚度后停止电镀，此时内芯2的延伸部22露出压铸体1的端部断面与铜层31以化学金属键形式结合，而非焊接形式结合。该电镀步骤免除了现有采用焊接工艺带来的成本高、可靠性差的弊端，同时也具备一定的抗拉力强度。电镀铜层31后进行清洗干燥。

（4.2）、将镀有铜层31的压铸体1对应内芯2延伸部22的端部保护起来，对压铸体1其余表面部分进行腐蚀处理，以去除其上的铜层31。

保护方法可采用端头涂覆机批量自动化涂覆保护剂于压铸体1两端部的表面上，然后干燥固化形成保护层。如图4中（d）图所示，采用腐蚀剂对压铸体1进行腐蚀，除了压铸体1两端部不受腐蚀外，其余部分表面的铜层31被腐蚀剂溶解。在本实施例中，所述压铸体1的端部包括露出有延伸部22的压铸体1的端面，还包括自该端面向压铸体1中间延伸一段的部分，压铸体1的其余部分为位于其两端部之间的中间部分。最后采用去漆剂去除压铸体1上的保护层，即可进行后续镀镍作业。

（4.3）、在压铸体1的端部的铜层31上进行镀镍，在其上形成镍层。镀镍前还需对待镀镍的压铸体1进行清洗工作，以使其具备滚笼镀镍条件。

（4.4）、在镍层上进行镀锡处理，从而在镍层上形成锡层，从而延伸部22与其所对应的压铸体1的端部及金属层3（包括铜层31、镍层与锡层）组合形成电极，制得功率电感器，如图4中（e）图所示。镀锡作业采用滚笼镀锡，镀锡是为了保证电极的可焊性，镀锡完成后即可清洗、干燥，得到最终成品。

由上述可知，本发明功率电感器的制造方法中，每一步骤都为可自动化生产奠定了基础，适用大批量自动化生产，能够大大减少用工成本，其成本可为现行电感器生产工艺成本的20%以内，材料成本了降低了50%，开创了绕线式合金粉末一体成型电感器制作新里程。

Claims (10)

1.一种功率电感器，其特征在于，包括内芯、紧密包覆所述内芯的压铸体；所述内芯为漆包线绕制而成的线圈结构，其包括主体及自所述主体延伸出的延伸部；所述压铸体采用磁性金属粉料一体压铸于所述内芯上而形成，所述延伸部露出所述压铸体的相对端面；所述压铸体对应所述延伸部的端部表面上镀有金属层，将所述压铸体的所述端部包覆起来，以形成所述功率电感器的电极。

2.根据权利要求1所述的功率电感器，其特征在于，所述金属层包括铜层，还包括依次镀于所述铜层上的镍层及锡层。

3.根据权利要求1所述的功率电感器，其特征在于，所述内芯为采用扁平或圆形的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构；所述内芯的所述延伸部呈扁平状。

4.根据权利要求1所述的功率电感器，其特征在于，所述压铸体的表面覆有树脂层，所述树脂层位于所述金属层下方。

5.根据权利要求1所述的功率电感器，其特征在于，所述磁性金属粉料为经过绝缘包覆的粒度小于50微米的羰基铁粉、还原铁粉、电解铁粉、雾化铁粉、铁硅铝粉、铁硅合金粉、高磁通粉、非晶铁粉及铁氧体粉中的一种或多种的组合。

6.一种功率电感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、采用漆包线绕制制备内芯，并调配磁性金属粉料；

（2）、将所述内芯放入压铸腔中；

（3）、在所述压铸腔中填入所述磁性金属粉料，进行压铸并热固化，使得所述磁性金属粉料紧密包覆在内芯上，形成压铸体，所述内芯的延伸部露出所述压铸体的相对端面； 

（4）、在所述压铸体对应所述延伸部的端部表面上进行电镀金属层，从而金属层将所述压铸体的所述端部包覆起来形成电极，制得所述功率电感器。

7.根据权利要求6所述的功率电感器的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述内芯为采用扁平的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构；或为采用圆形的高强度热熔漆包线绕制而成的线圈结构，从而该步骤（1）还包括将所述内芯的延伸部进行压扁处理，以得到扁平状的延伸部。

8.根据权利要求6所述的功率电感器的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括（3.1）、将所述压铸体在树脂液中浸涂，干燥固化，得到表面覆有树脂层的压铸体。

9.根据权利要求8所述的功率电感器的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）还包括步骤（3.2）、将所述表面覆有树脂层的压铸体进行电镀前处理：将所述压铸体露出有所述内芯延伸部的端面进行磨平处理，使得所述延伸部平齐而露出于所述压铸体的所述端面。

10.根据权利要求6所述的功率电感器的制造方法，其特征在于，所述步骤（4）包括：

（4.1）、对所述压铸体进行电镀铜层，所述铜层与露出所述压铸体端面的所述延伸部以化学金属键形式结合；

（4.2）、将镀有铜层的压铸体对应所述内芯延伸部的端部保护起来，对所述压铸体其余表面部分进行腐蚀处理，以去除其上的铜层；

（4.3）、在所述压铸体的所述端部的铜层上进行镀镍，在其上形成镍层；

（4.4）、在所述镍层上进行镀锡处理，在所述镍层上形成锡层，从而所述延伸部与其所对应的所述压铸体的端部及所述铜层、镍层与锡层组合形成电极。

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