CN103295732B - 一种绕线功率电感元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种绕线功率电感元件的制造方法，工字型磁芯是铁系金属合金软磁粉制作的磁芯；线圈绕组是扁平线对绕方式制作的对绕扁平漆包线绕组；涂胶层是铁系金属合金软磁环氧树脂体系磁胶层。制造方法包括采用铁系金属合金软磁粉制作工字型磁芯，且在工字型磁芯的叶摆侧面采用溅射方式制作截面为L型的溅射金属化层、采用对绕的方式将扁平漆包线绕制在工字型磁芯的中柱上制作对绕扁平漆包线绕组、将对绕扁平漆包线绕组的线尾与截面为L型的金属化层点焊接连接成电极，以及采用点胶装置在熔接线尾后的对绕扁平漆包线绕组表面涂覆磁性胶水制作磁胶层。本发明的绕线功率电感元件具有明显的大电流、低直流阻抗的优势。工艺简单，且便于实现自动化大批量生产。

Description

一种绕线功率电感元件的制造方法

技术领域

本发明涉及电感元件，特别是涉及一种绕线功率电感元件的制造方法。

背景技术

现有自动化程度较高的工字型绕线涂胶类型功率电感，其主体骨架为饱和磁通密度较低的镍锌铁氧体，漆包线采用的是空间利用率较低的圆型漆包线，难以在更小的体积内维持相应感值的同时，承受更大的电流。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种绕线功率电感元件的制造方法。

本发明的绕线功率电感元件基于关系式：L×I＝B×(N×S)，

其中：L为功率电感元件的感值；

I为功率电感元件的饱和电流；

B为功率电感元件的磁芯的饱和磁通密度；

N为功率电感元件的绕组圈数；

S为功率电感元件的磁通面积。

在功率电感元件的感值一定的情况下，功率电感元件的饱和电流I与其磁芯的饱和磁通密度B、绕组圈数N、磁通面积S三者的乘积呈正线性比例关系。

这种绕线功率电感元件，为工字型绕线涂胶型功率电感元件，包括工字型磁芯、线圈绕组及其表面的涂胶层。

这种绕线功率电感元件的特点是：

所述工字型磁芯是铁系金属合金软磁粉制作的磁芯，其饱和磁通密度明显高于现用的镍锌铁氧体磁芯，可以在功率电感元件的感值一定的情况下尽量提高功率电感元件的饱和电流；

所述线圈绕组是扁平线对绕方式制作的对绕扁平漆包线绕组，在小型化要求的有限既定绕线空间里采用导体截面积较大的线材可以尽可能的绕制更多的圈数，进而提高绕组圈数N与磁通面积S的乘积，显著提高产品的空间利用率，可以在功率电感元件的感值一定的情况下进一步提高功率电感元件的饱和电流；

所述涂胶层是铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水制作的磁胶层，以形成闭磁路，实现磁屏蔽，减少漏磁，缩短磁路长度，提高感量，进一步优化产品的耐电流特性。

所述工字型磁芯的叶摆侧面设有截面为L型的溅射金属化层，所述截面为L型的溅射金属化层采用溅射方式制作。

所述对绕扁平漆包线绕组的线尾与所述截面为L型的金属化层固定连接成电极，所述固定连接是点焊接连接。

所述铁系金属合金软磁粉是铁硅铬(FeSiCr)合金粉、铁镍50(FeNi50)合金粉、羰基铁粉、坡莫合金(MPP)粉、非晶合金粉、纳米晶合金粉中的一种。

优选的是，所述铁系金属合金软磁粉是市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉。

所述工字型磁芯的形状根据磁块的长宽比进行调整，以尽可能地提高绕线空间，正方形磁块切削成工字型磁芯中柱的形状为圆形；长方型磁块切削成工字型磁芯中柱的形状为椭圆形或跑道形。

所述截面为L型的溅射金属化层，是由内到外依次制作铬层、铁镍铜合金层和银层，所述铬层厚度至多为1μm，所述铁镍铜合金层厚度至少为2μm，所述银层厚度至少为2μm。

所述点焊接的焊接点是在截面为L型的溅射金属化层的短边上和截面为L型的溅射金属化层的长边上中的一种。

所述点焊接连接是超声波焊接、电阻焊接和激光焊接中的一种。

所述铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水，是磁性基材和粘结基材的混合物，磁性基材和粘结基材的质量比为1:(0.5～10.0)，由制定产品的具体规格决定。

所述磁性基材是铁硅铬(FeSiCr)合金粉、MnZn铁氧体中的一种。

优选的是，所述磁性基材是铁硅铬(FeSiCr)合金粉。

所述粘结基材是环氧树脂、硅树脂、硅胶、聚酯、丙烯酸树脂中的一种。

优选的是，所述粘结基材是环氧树脂。

本发明的绕线功率电感元件的制造方法技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种绕线功率电感元件制造方法，绕线功率电感元件为工字型绕线涂胶型功率电感，依次有以下步骤：

1)制作磁芯；

2)制作绕组；

3)焊接电极；

4)制作涂胶层；

5)烘烤。

这种绕线功率电感元件制造方法的特点是：

所述步骤1)是采用铁系金属合金软磁粉制作工字型磁芯，且在工字型磁芯的叶摆侧面采用溅射方式制作截面为L型的溅射金属化层；

所述步骤2)是采用对绕的方式将扁平漆包线绕制在工字型磁芯的中柱上制作对绕扁平漆包线绕组；

所述步骤3)是采用超声波焊接、电阻焊接和激光焊接中的一种将对绕扁平漆包线绕组的线尾与截面为L型的金属化层点焊接连接成电极；

所述步骤4)是采用点胶装置在熔接线尾后的对绕扁平漆包线绕组表面涂覆磁性胶水制作磁胶层。

本发明的绕线功率电感元件制造方法技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述步骤1)制作工字型磁芯有以下子步骤：

1·1)将粘结剂和稀释剂按照1:(0.5～10)的质量比配置成粘结液；

1·2)将粘结液多次少量的加入到铁系金属合金软磁粉中不断搅拌混合均匀，最终加入的粘结剂总量与铁系金属合金软磁粉总量的质量比为1％～3％；

1·3)将混合均匀后的铁系金属合金软磁粉、粘结剂、稀释剂混合物置入颗粒机中进行绝缘造粒，制作造粒磁粉；

1·4)采用自动过筛装置筛选出粒径为50μm～150μm的造粒磁粉；

1·5)采用粉末成型机将造粒磁粉压制成磁块，磁块密度至少为6.0g/cm³；

1·6)采用切削机对磁块进行加工，切削成工字型磁芯；

1·7)采用烘烤设备在温度140℃～160℃下对工字型磁芯烘烤1.5h～2h进行固化。

所述步骤1)制作截面为L型的溅射金属化层是采用溅射方式由内到外依次制作铬层、铁镍铜合金层和银层，所述铬层厚度至多为1μm，所述铁镍铜合金层厚度至少为2μm，所述银层厚度至少为2μm。

所述步骤2)的对绕扁平漆包线绕组的收线方式是线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的短边和线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的长边中的一种。

所述步骤3)点焊接的焊接点是在截面为L型的溅射金属化层的短边上和截面为L型的溅射金属化层的长边上中的一种。

所述步骤4)的磁性胶水是铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水，是磁性基材和粘结基材的混合物，磁性基材和粘结基材的质量比为1:(0.5～10.0)，由制定产品的具体规格决定。

本发明的绕线功率电感元件制造方法技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述粘结剂是市售的单组份环氧粉末胶。

所述稀释剂是市售的丙酮。

所述铁系金属合金软磁粉是铁硅铬(FeSiCr)合金粉、铁镍50(FeNi50)合金粉、羰基铁粉、坡莫合金(MPP)粉、非晶合金粉、纳米晶合金粉中的一种。

优选的是，所述铁系金属合金软磁粉是市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉。

所述子步骤1·6)切削成工字型磁芯中柱的形状根据磁块的长宽比进行调整，以尽可能地提高绕线空间，正方形磁块切削成工字型磁芯中柱的形状为圆形；长方型磁块切削成工字型磁芯中柱的形状为椭圆形或跑道形。

所述焊接电极采用超声波焊接。

所述磁性基材是铁硅铬(FeSiCr)合金粉、MnZn铁氧体中的一种。

优选的是，所述磁性基材是铁硅铬(FeSiCr)合金粉。

所述粘结基材是环氧树脂、硅树脂、硅胶、聚酯、丙烯酸树脂中的一种。

优选的是，所述粘结基材是环氧树脂。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的功率电感元件采用高饱和磁通密度的铁系金属合金软磁粉制作磁芯，结合空间利用率最优的扁平线对绕方式制作对绕扁平漆包线绕组，其电感较传统的绕线类功率电感具有明显的大电流、低直流阻抗的优势。此外，本发明的功率电感元件采用工字型绕线涂胶工艺，生产工艺简单，且便于实现自动化大批量生产。本发明的功率电感元件适用于数码相机、手机、计算机、电视机、机顶盒、游戏机、汽车电子，以及发光二极管照明等电子产品。

附图说明

图1是本发明的绕线功率电感元件的结构图；

图2是本发明具体实施方式一未涂胶的立体图；

图3是图2涂胶后的立体图；

图4是本发明具体实施方式二未涂胶的立体图；

图5是图4涂胶后的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。

具体实施方式一

一种如图1～3所示的一种绕线功率电感元件，为工字型绕线涂胶型功率电感元件，包括工字型磁芯1、线圈绕组及其表面的涂胶层3。

工字型磁芯1是市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉制作的磁芯，其饱和磁通密度明显高于现用的镍锌铁氧体磁芯，可以在功率电感元件的感值一定的情况下尽量提高功率电感元件的饱和电流。

线圈绕组是扁平线对绕方式制作的对绕扁平漆包线绕组2，在小型化要求的有限既定绕线空间里采用导体截面积较大的线材可以尽可能的绕制更多的圈数，进而提高绕组圈数N与磁通面积S的乘积，显著提高产品的空间利用率，可以在功率电感元件的感值一定的情况下进一步提高功率电感元件的饱和电流。

涂胶层3是铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水制作的磁胶层，以形成闭磁路，实现磁屏蔽，减少漏磁，缩短磁路长度，提高感量，进一步优化产品的耐电流特性。

工字型磁芯1的叶摆侧面设有采用溅射方式制作的截面为L型的溅射金属化层4，对绕扁平漆包线绕组2的线尾与截面为L型的金属化层4固定点焊接连接成电极。

本具体实施方式一的制造方法依次有以下步骤：

1)制作磁芯

采用市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉制作工字型磁芯，且在工字型磁芯的叶摆侧面采用溅射方式制作截面为L型的溅射金属化层；制作工字型磁芯有以下子步骤：

1·1)将市售的单组份环氧粉末胶粘结剂和市售的丙酮稀释剂按照1:3的质量比配置成粘结液；

1·2)将粘结液多次少量的加入到市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉中不断搅拌混合均匀，最终加入的粘结剂总量与市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉总量的质量比为1％～3％；

1·3)将混合均匀后的市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉、粘结剂、稀释剂混合物置入颗粒机中进行绝缘造粒，制作造粒磁粉；

1·4)采用自动过筛装置筛选出粒径为50μm～150μm的造粒磁粉；

1·5)采用粉末成型机将造粒磁粉压制成磁块，磁块密度至少为6g/cm³；

1·6)采用切削机对磁块进行加工，切削成长方形工字型磁芯，长方形工字型磁芯中柱的形状为跑道型，根据磁块的长宽比进行调整，以尽可能地提高绕线空间；

1·7)采用烘烤设备在温度150℃下对工字型磁芯烘烤1.5h进行固化；

制作截面为L型的溅射金属化层是采用溅射方式由内到外依次制作铬层、铁镍铜合金层和银层，铬层厚度至多为1μm，铁镍铜合金层厚度至少为2μm，银层厚度至少为2μm；

2)制作绕组

采用对绕的方式将扁平漆包线绕制在工字型磁芯的中柱上制作对绕扁平漆包线绕组，对绕扁平漆包线绕组的收线方式是线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的短边；

3)焊接电极

采用超声波焊接将对绕扁平漆包线绕组的线尾与截面为L型的金属化层的短边上的焊接点点焊接连接成电极；

4)制作涂胶层

采用点胶装置在熔接线尾后的对绕扁平漆包线绕组表面涂覆磁性胶水制作磁胶层，磁性胶水是铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水，是市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉和环氧树脂的混合物，市售的水雾化法制得的粒径为5μm～15μm的铁硅铬(FeSiCr)合金粉和环氧树脂的质量比为1:(0.5～10.0)，由制定产品的具体规格决定；

5)烘烤

采用烘烤设备在温度120℃下对磁胶层烘烤1.5h，即为成品。

具体实施方式二

一种如图1、4～5所示的绕线功率电感元件，基本同具体实施方式一，区别在于其制造方法有以下不同：

步骤2)制作绕组对绕扁平漆包线绕组的收线方式，是线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的长边。

步骤3)焊接电极采用超声波焊接，是将对绕扁平漆包线绕组的线尾与截面为L型的金属化层的长边上的焊接点点焊接连接成电极。

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做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种绕线功率电感元件的制造方法，绕线功率电感元件为工字型绕线涂胶型功率电感元件，包括工字型磁芯、线圈绕组及其表面的涂胶层，依次有以下步骤：

1)制作磁芯；

2)制作绕组；

3)焊接电极；

4)制作涂胶层；

5)烘烤；

其特征在于：

所述步骤1)是采用铁系金属合金软磁粉制作工字型磁芯，且在工字型磁芯的叶摆侧面采用溅射方式制作截面为L型的溅射金属化层；

所述步骤2)是采用对绕的方式将扁平漆包线绕制在工字型磁芯的中柱上制作对绕扁平漆包线绕组；

所述步骤3)是采用超声波焊接、电阻焊接和激光焊接中的一种将对绕扁平漆包线绕组的线尾与截面为L型的金属化层点焊接连接成电极；

所述步骤4)是采用点胶装置在熔接线尾后的对绕扁平漆包线绕组表面涂覆磁性胶水制作磁胶层。

2.如权利要求1所述的绕线功率电感元件制造方法，其特征在于：

所述步骤1)制作工字型磁芯有以下子步骤：

1·1)将粘结剂和稀释剂按照1:(0.5～10)的质量比配置成粘结液；

1·2)将粘结液多次少量的加入到铁系金属合金软磁粉中不断搅拌混合均匀，最终加入的粘结剂总量与铁系金属合金软磁粉总量的质量比为1％～3％；

1·3)将混合均匀后的铁系金属合金软磁粉、粘结剂、稀释剂混合物置入颗粒机中进行绝缘造粒，制作造粒磁粉；

1·4)采用自动过筛装置筛选出粒径为50μm～150μm的造粒磁粉；

1·5)采用粉末成型机将造粒磁粉压制成磁块，磁块密度至少为6.0g/cm³；

1·6)采用切削机对磁块进行加工，切削成工字型磁芯；

1·7)采用烘烤设备在温度140℃～160℃下对工字型磁芯烘烤1.5h～2h进行固化。

3.如权利要求2所述的绕线功率电感元件制造方法，其特征在于：

所述步骤1)制作截面为L型的溅射金属化层是采用溅射方式由内到外依次制作Cr层、Fe/Ni/Cu层和Ag层，所述Cr层厚度至多为1μm，所述Fe/Ni/Cu层厚度至少为2μm，所述Ag层厚度至少为2μm。

4.如权利要求1所述的绕线功率电感元件制造方法，其特征在于：

所述步骤2)的对绕扁平漆包线绕组的收线方式是线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的短边和线尾紧靠截面为L型的溅射金属化层的长边中的一种。

5.如权利要求1所述的绕线功率电感元件制造方法，其特征在于：

所述步骤3)点焊接的焊接点是在截面为L型的溅射金属化层的短边上和截面为L型的溅射金属化层的长边上中的一种。

6.如权利要求1所述的绕线功率电感元件制造方法，其特征在于：

所述步骤4)的磁性胶水是铁系金属合金软磁环氧树脂体系的磁性胶水，是磁性基材和粘结基材的混合物，磁性基材和粘结基材的质量比为1:(0.5～10.0)，由制定产品的具体规格决定。