CN104036920B - 电感元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电感元件及其制造方法，在向作为粉末压制成形体的磁芯的内部埋入有线圈体和端子部的薄型的电感元件中，能够减弱导电性带体的弹簧回复力以降低磁芯的损伤。在作为磁性粉末的集合体的粉末压制成形体的磁芯（20）的内部埋设有线圈体（10）。形成线圈体（10）的金属制带体（11）的剖面为长方形。在磁芯（20）被加压成形后，与线圈体（10）分离的朝向上的弹簧回复力作用于端子部（15、18），金属制带体（11）的厚度方向朝向与卷绕中心线（O）平行的弹簧回复方向，因此能够减弱弹簧回复力，从而容易抑制磁芯（20）的损伤。

Description

电感元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及电感元件及其制造方法，该电感元件是通过在将磁性粉末和粘合剂树脂加压而成形后的粉末压制成形体的磁芯处埋入有线圈体。

背景技术

以下的专利文献1～3所述的电感元件在粉末压制成形体的磁芯处埋入有线圈体。粉末压制成形体的磁芯是将由磁性粉末和粘合剂树脂构成的芯体材料向模具内供给并被加热加压而成形为芯体形状，能够提高磁性粉末的密度，且能够获得高电感。

专利文献1所述的电感线圈使用如下的线圈：该线圈通过使平角铜线在其厚度方向朝向卷绕中心线的状态下以沿着卷绕中心线重叠的方式卷绕而成。线圈埋入粉末压制成形体的内部而形成磁芯，但平角铜线的两端部从磁芯向外部突出。在磁芯成形之后，平角铜线的两端部朝向磁芯的背面弯折而形成端子部。

专利文献1所述的电感线圈将从磁芯突出的平角铜线的端部弯折而形成端子部，因此容易在磁芯的背面与端子部之间产生间隙，而不利于电感线圈的薄型化和小型化。另外，当将从磁芯突出的平角铜线的端部弯折时，从该端部的基部向磁芯作用有较大的应力，磁芯在平角铜线突出的部分处容易损伤、或在内部容易产生龟裂。

专利文献2所述的粉末压制成形体的制造方法中，由铜线卷绕成线圈，并且弯折铜线的端部以形成一对端子部。线圈以及一对端子部设置于冲压机，并且供给由磁性粉末和粘合剂树脂形成的芯体材料，芯体材料与线圈以及端子一并被压缩且加压以形成粉末压制成形体的磁芯。成形后的电感元件的线圈和端子部皆埋入磁芯的内部，仅端子部的表面向磁芯的背面露出。

利用该制造方法成形的电感元件因线圈和端子部与芯体材料一并被加压而形成磁芯，因此能够实现小型化和薄型化，另外，由于无需在磁芯的成形后弯折端子部，因此不会因弯折操作给磁芯带来损伤、龟裂。

然而，由于形成专利文献2所述的线圈的铜线的剖面为正方形，因此弯折铜线后的一对端子部在沿着线圈的卷绕中心线的方向上的剖面二阶矩(I)变大，在沿着线圈的卷绕中心线的朝向上的弯曲刚性(EI：E为纵弹性系数)变得非常大。因此，在线圈和端子部与芯体材料一并被向沿着卷绕中心线的方向加压而成形磁芯后，较大作用欲使端子部向所述卷绕中心线方向返回的弹簧回复力。因此，在成型后的磁芯的内部作用有因弹簧回复力而产生的较大应力，在磁芯的内部容易产生龟裂。

接着，专利文献3所述的电感线圈的制造方法中，使用预备成形有混合铁系金属磁性粉末和环氧树脂而获得的密封材料的两个预备成形体。空心线圈和从空心线圈延伸出的两端部收纳于两个预备成形体之间，预备成形体被加热且压缩成形而成形磁芯。

专利文献3所述的制造方法中，剖面为长方形的导电性带体在其带体的宽度方向朝向与线圈的卷绕中心线平行的方向的状态下卷绕为圆筒状以形成线圈体。而且，当成形磁芯时，加压力在宽度方向上作用于形成线圈的导电性带体。因此，导电性带体容易向宽度方向发生压弯变形，在其变形力的作用下，容易在磁芯产生龟裂等。此外，容易在变形后的导电性带体的面间形成间隙，磁性粉进入该间隙内，也容易产生线圈的绝缘性恶化的问题。

绝缘性的恶化等课题在使磁芯小型化而使粉末压制成形体的体积变小时变得尤为显著。因此，专利文献3所述的制造方法不适于小型的磁芯。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-13066号公报

专利文献2：日本特开2005-294461号公报

专利文献3：日本特开2012-160507号公报

发明内容

本发明是为了解决上述现有的课题而完成的，其目的在于提供电感元件及其制造方法，其减弱从线圈体延伸的端子部的弹簧回复力，在作为粉末压制成形体的磁芯的内部不易产生龟裂，此外能够实现小型化和薄型化。

解决方案

本发明的电感元件在将磁性粉末和粘合剂树脂加压成形而成的粉末压制成形体的磁芯的内部埋入有线圈体，其特征在于，

使用宽度方向的尺寸比厚度方向的尺寸大、剖面为长方形且长条状的导电性带体，

所述导电性带体以厚度方向朝向与卷绕中心线平行的方向而向卷绕中心线方向重叠的方式卷绕而形成所述线圈体，从所述线圈体延伸的一对导电性带体的端部以其厚度方向朝向与所述卷绕中心线平行的方向弯折的方式形成一对端子部，

所述线圈体埋入到所述磁芯，所述端子部在所述磁芯的表面露出，形成所述线圈体的导电性带体的厚度方向和构成所述端子部的导电性带体的厚度方向皆朝向作为粉末压制成形体的所述磁芯的加压方向。

本发明的电感元件中，一对所述端子部在所述磁芯的相同表面露出。

另外，本发明的电感元件中，优选的是，形成所述端子部的导电性带体的板面与形成所述线圈体的导电性带体的板面对置，其对置面积为所述端子部的面积的50％以下。

另外，在本发明的电感元件的制造方法中，该电感元件在对具有磁性粉末和粘合剂树脂的芯体材料加压而成形的粉末压制成形体的磁芯的内部埋入线圈体，其特征在于，

使用宽度方向的尺寸比厚度方向的尺寸大、剖面为长方形且长条状的导电性带体，

将所述导电性带体以厚度方向朝向与卷绕中心线平行的方向而向卷绕中心线方向重叠的方式卷绕而形成所述线圈体，将从所述线圈体延伸的一对导电性带体的端部以其厚度方向朝向与所述卷绕中心线平行的方向弯折的方式形成一对端子部，

将所述线圈体埋入到所述芯体材料，使形成所述线圈体的导电性带体的厚度方向和构成所述端子部的导电性带体的厚度方向皆朝向加压方向而对所述芯体材料加压，从而对埋入有所述线圈体并且所述端子部在表面露出的粉末压制成形体的磁芯进行成形。

在本发明的电感元件的制造方法中，能够在形成所述磁芯后进行退火处理。

发明效果

本发明的电感元件及其制造方法中，由金属制带体形成的端子部的厚度方向朝向对粉末压制成形体进行加压时的加压方向。端子部朝向加压方向而刚性变低，因此磁芯成形后的端子部的弹簧回复力变弱，磁芯在与端子部邻接的部分不易产生龟裂。

另外，将端子部与线圈体的对置面积设为端子部的面积的50％以下，缩窄端子部与线圈体的对置面积，由此不易使端子部与线圈体之间的磁芯产生损伤。

另外，由于线圈体的金属制带状体的厚度方向也朝向与加压方向平行的方向，因此压缩成形磁芯之后的构成线圈体的金属制带体的弹簧回复力变弱，也不易产生欲剥离构成线圈体的金属制带体之间的粘合的力。因此，通过退火处理，即便金属制带体之间的粘合力降低，也不易在金属制带体的面间产生间隙。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电感元件所使用的线圈体被卷绕成形后的状态的立体图。

图2是表示在线圈体弯曲成形有端子部之后的状态的立体图。

图3是表示对磁芯进行粉末压制成形的过程的侧视图。

图4是电感元件的仰视图。

图5是电感元件的剖视图，是图2的V-V线的剖视图。

图6是线圈体的剖视图，是图2的VI-VI线的剖视图。

附图标记说明：

1电感元件

10线圈体

11金属制带体

11a板面

11b侧端面

13第一端部

15第一端子部

16第二端部

18第二端子部

20磁芯

30冲压机

32下模

33上模

34空腔

D面对面区域

F1、F2加压力

O卷绕中心线

具体实施方式

本发明的实施方式的电感元件1在作为粉末压制成形体的磁芯20埋入有线圈体10。

如图1和图2所示，线圈体10通过卷绕金属制带体11而形成。如图1和图6所示，金属制带体11具有对置的板面11a、11a和对置的侧端面11b、11b，且是剖面为长方形的带状体。金属制带体11由板面11a、11a来确定宽度方向的尺寸A，由侧端面11b、11b来确定厚度方向的尺寸B。

宽度方向的尺寸A远比厚度方向的尺寸B大，尺寸A为尺寸B的2倍以上，优选为4倍以上，进一步优选为6倍以上。

金属制带体11由铜形成，如图6所示，在金属制带体11的表面形成有覆盖层12。覆盖层12是在绝缘树脂层的表面重叠有尼龙等的融合层而成的双层构造。

在图1～图3中示出线圈体10的卷绕中心线O。线圈体10以如下方式卷绕：金属制带体11的板面11a与卷绕中心线O大致垂直，确定厚度方向的侧端面11b具有与卷绕中心线O平行的朝向，板面11a彼此沿着卷绕中心线O重叠。如图1、图2及图4所示，线圈体10以金属制带体11呈椭圆形的方式卷绕。

如图6所示，卷绕金属制带体11而形成的线圈体10被加热且被与卷绕中心线O平行的朝向上的加压力F1加压。通过该加热加压处理，覆盖层12的表面的融合层熔融，金属制带体11的板面11a彼此以不分离的方式粘合。

如图1所示，在线圈体10卷绕为椭圆状的状态下，金属制带体11的第一端部13和第二端部16从线圈体10突出。在此，端部13、16是指金属制带体11中的未被卷绕为线圈体10的两端部分。

如图2所示，第一端部13在第一折线14a处向谷折方向弯折成大致直角，在第二折线14b处向山折方向弯折成大致直角，在第三折线14c与第四折线14d各自处向谷折方向弯折成大致直角。第二端部16在第一折线17a处向山折方向弯折成大致直角，在第二折线17b、第三折线17c及第四折线17d处向谷折方向弯折成大致直角。

第一端部13的比第四折线14d靠端部的部分为第一端子部15，第二端部16的比第四折线17d靠端部的部分为第二端子部18。

如图2和图5所示，第一端子部15位于略微与卷绕为线圈体10的金属制带体11的板面11a分离的位置，形成第一端子部15的金属制带体11的板面11a和构成线圈体10的金属制带体11的板面11a大致平行地对置。

如图2所示，第二端子部18也位于略微与卷绕为线圈体10的金属制带体11的板面11a分离的位置，形成第二端子部18的金属制带体11的板面11a和构成线圈体10的金属制带体11的板面11a大致平行地对置。

而且，第一端子部15的在图2中朝上的板面11a和第二端子部18的在图2中朝上的板面11a位于大致相同面，该面是与卷绕中心线O垂直的面。

在图3中示出将磁芯20成形为粉末压制成形体的工序。

图3所示的冲压机30在模具主体31的内部设有下模32，并在其上方形成有空腔34。图2所示的线圈体10插入空腔34的内部，将第一端子部15的表面的板面11a和第二端子部18的表面的板面11a定位为与下模32的上表面抵接。

之后，将由磁性粉末和粘合剂树脂构成的芯体材料向空腔34的内部供给。磁性粉末是磁性合金粉末，例如是以Fe为主体且含有Ni、Sn、Cr、P、C、B、Si等各种金属的Fe基非晶合金的粉末，利用水雾化法而使其粉末化。粘合剂树脂是硅酮树脂、环氧树脂等。

所述芯体材料是所述磁性粉末由所述粘合剂树脂涂层而得到的混合粉末。或者也可以是磁性粉末与粉末状的粘合剂树脂单纯混合而成的。

当芯体材料填充于空腔34内时，从空腔34的上方插入上模33，利用下模32与上模33以加压力F2对芯体材料进行加压，从而形成粉末压制成形体、即磁芯20。在该粉末压制成形中，粘合剂树脂作为用于结合磁性粉末彼此的结合剂而发挥功能。此时，也可以根据需要以与后述的退火处理时的温度相同程度的温度来加热空腔34。

如图2～图4所示，作为粉末压制成形体的磁芯20为具有上表面21和下表面22以及四个侧面的立方体形状。如图2和图4所示，由从线圈体10延伸的金属制带体11的端部13、16形成的第一端子部15和第二端子部18中的表面的板面11a向磁芯20的下表面22露出，各个端子部15、18的板面11a与磁芯20的下表面22成为大致相同面。

另外，如图2所示，金属制带体11的第一端部13的折线14c与折线14d之间的部分的板面11a向磁芯20的一个侧面23露出。另外，第二端部16的折线17c与折线17d之间的部分的板面11a也向磁芯20的侧面23露出。各个板面11a与侧面23成为大致相同面。

如图3所示，在空腔34内，在下模32与上模33之间，由磁性粉末与粘合剂树脂构成的芯体材料以加压力F2被加压，同时线圈体10以及第一端子部15和第二端子部18也承受加压力F2而被加压。

构成第一端子部15和第二端子部18的金属制带体11的板面11a成为与卷绕中心线O垂直的面，构成第一端子部15和第二端子部18的金属制带体11的厚度方向朝向加压力F2作用的方向。如图6所示，金属制带体11的厚度方向上的尺寸B远比宽度方向上的尺寸A小。因此，在金属制带体11的剖面中，在加压力F2作用的方向上的剖面二阶矩(I)变得极小，第一端子部15与第二端子部18在加压力F2作用的方向上的弯曲刚性(EI)变得极小。

因此，粉末压制成形体的成形在图3所示的空腔34的内部结束，在解除下模32与上模33的加压力F2后，欲使第一端子部15和第二端子部18远离线圈体10的朝向上的弹簧回复力变得极弱。第一端子部15和第二端子部18的弹簧回复力施加到磁芯20的内部的应力变得最小，因此磁芯20在与端子部15、18面对面的部分产生内部龟裂的可能性变低。

如图4所示，第一端子部15和第二端子部18具有一部分与形成线圈体10的金属制带体11的板面11a面对面的面对面区域D。如图5所示，在面对面区域D中，端子部15、18与线圈体10的间隙δ变窄，在加压成形后，在欲使端子部15、18远离线圈体10的弹簧回复力的作用下，容易在位于间隙δ的狭窄区域的磁芯20产生内部应力。然而，由于端子部15、18的厚度方向朝向与卷绕中心线O平行的方向而使弹簧回复方向的弯曲刚性(EI)变低，因此磁芯20不易在间隙δ的部分产生较大的龟裂等。

此外，如图4所示，当端子部15、18与线圈体10的面对面区域D的面积成为各个端子部15、18的面积的50％以下时，间隙δ的狭窄区域尽可能地变窄，在该区域中更不易在磁芯20的部分产生龟裂等。

在磁芯20被压粉成形后移至退火处理。该退火处理通过加热至350℃～450℃左右的温度来进行，是用于缓和磁芯20的内部变形并减少磁伸缩的工序。如图6所示，形成线圈体10的金属制带体11在成形线圈体10时受到加压力F1而沿上下方向被压缩的状态下，由绝缘层12的表面的尼龙等的融合层进行粘合。因此，利用退火处理，当所述融合层被加热时粘合力降低，作用欲将形成线圈体10的金属制带体11的板面11a彼此向卷绕中心线O方向撕剥的弹簧回复力。

然而，构成线圈体10的金属制带体11的剖面的厚度尺寸B朝向弹簧回复方向、即与卷绕中心线O平行的方向，因此弹簧回复方向的剖面二阶矩(I)变得极小，弹簧回复方向的刚性(EI)变得极小。因此，在弹簧回复力的作用下，容易抑制构成线圈体10的金属制带体11彼此剥离。因而，能够抑制磁性粉末进入构成线圈体10的金属制带体11的板面11a之间，能够保持金属制带体11彼此的绝缘。

线圈体10以及端子部15、18由剖面为长方形的金属制带体11形成，因此通过增大宽度尺寸A，能够确保截面面积足够大。因此，能够减小线圈体10的电阻值，能够充分地赋予线圈体10所需的电流量。并且，金属制带体11的长方形的剖面的厚度尺寸B的方向朝向弹簧回复力作用的加压方向以及与卷绕中心线O平行的方向，因此容易抑制因端子部15、18的弹簧回复力导致的磁芯20的损伤、因构成线圈体10的金属制带体11的弹簧回复力导致的层间的剥离。

如图5所示，在退火处理之后，在磁芯20的外表面的整个区域内涂层有保护树脂层41。在存在有第一端子部15和第二端子部18的部分处，去除所述保护树脂层41以及在第一端子部15及第二端子部18的表面上形成的覆盖层12而形成有露出部41a。而且，通过电镀处理在保护树脂层41的表面上形成由金等形成的低电阻金属层，从而形成端子导通部42。端子导通部42形成有一对，各自独立地与第一端子部15和第二端子部18导通。

Claims (5)

1.一种电感元件，其在将磁性粉末和粘合剂树脂加压成形而成的粉末压制成形体的磁芯的内部埋入有线圈体，其特征在于，

使用宽度方向的尺寸比厚度方向的尺寸大、剖面为长方形且长条状的导电性带体，在所述导电性带体的表面形成覆盖层，所述覆盖层是在绝缘树脂层的表面重叠有融合层而成的双层构造，

所述导电性带体以厚度方向朝向与卷绕中心线平行的方向而向卷绕中心线方向重叠的方式卷绕而形成所述线圈体，从所述线圈体延伸的一对导电性带体的端部以其厚度方向朝向与所述卷绕中心线平行的方向弯折的方式形成一对端子部，

所述线圈体被加热且被与所述卷绕中心线平行的朝向上的加压力加压，由此，所述覆盖层的表面的所述融合层熔融，所述导电性带体彼此以不分离的方式粘合，

所述线圈体埋入到所述磁芯，所述端子部在所述磁芯的表面露出，形成所述线圈体的导电性带体的厚度方向和构成所述端子部的导电性带体的厚度方向皆朝向作为粉末压制成形体的所述磁芯的加压方向。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其中，

一对所述端子部在所述磁芯的相同表面露出。

3.根据权利要求1或2所述的电感元件，其中，

形成所述端子部的导电性带体的板面与形成所述线圈体的导电性带体的板面对置，其对置面积为所述端子部的面积的50％以下。

4.一种电感元件的制造方法，所述电感元件在对具有磁性粉末和粘合剂树脂的芯体材料加压而成形的粉末压制成形体的磁芯的内部埋入线圈体，其特征在于，

使用宽度方向的尺寸比厚度方向的尺寸大、剖面为长方形且长条状的导电性带体，在所述导电性带体的表面形成覆盖层，所述覆盖层是在绝缘树脂层的表面重叠有融合层而成的双层构造，

将所述导电性带体以厚度方向朝向与卷绕中心线平行的方向而向卷绕中心线方向重叠的方式卷绕而形成所述线圈体，将从所述线圈体延伸的一对导电性带体的端部以其厚度方向朝向与所述卷绕中心线平行的方向弯折的方式形成一对端子部，

对所述线圈体进行加热，并且通过与所述卷绕中心线平行的朝向上的加压力来加压，由此，所述覆盖层的表面的所述融合层熔融，所述导电性带体彼此以不分离的方式粘合，

将所述线圈体埋入到所述芯体材料，使形成所述线圈体的导电性带体的厚度方向和构成所述端子部的导电性带体的厚度方向皆朝向加压方向而对所述芯体材料加压，从而对埋入有所述线圈体并且所述端子部在表面露出的粉末压制成形体的磁芯进行成形。

5.根据权利要求4所述的电感元件的制造方法，其中，

在形成所述磁芯后进行退火处理。