CN104576009B - 磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具磁芯晶片电感的制造方法，包括下列步骤：a)将一个非导电铁磁性物质与一个挥发性溶剂共同射出至一个具有多个磁芯模穴的模具中，形成多个磁芯原形；b)待上述磁芯原形于上述磁芯模穴中冷凝后，进行脱模；c)加温至高于上述挥发性溶剂的汽化温度，使上述磁芯原形中的上述挥发性溶剂汽化，形成多个磁芯，且每一前述磁芯形成有一个凹陷绕线部；及d)将多组线圈分别缠绕至各上述磁芯的凹陷绕线部。据此方法制作出小体积、制造良率高的具磁芯晶片电感。

Description

磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法

【技术领域】

本发明是关于一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法。

【背景技术】

电感器作为一种可自感的电子元件，具有滤波、抑制瞬间电流、交流电等、降低EMI杂讯及功率转换等多种功能特性；因此被广泛应用于电子电路领域，如振荡、调谐、耦合、滤波、延迟与偏转等电路中。其制造方式通常是利用线圈缠绕在一个铁芯上所构成，当电流流经线圈时，根据法拉第电磁感应定律，线圈将产生一个电动势以反抗此变化，即所谓的磁滞现象。

电感器的结构包括有线圈与铁芯，线圈通电后形成磁力线，磁力线由铁芯的端部向外发散，经由空气返回铁芯另一端而构成封闭磁力线回圈，但由于空气的磁阻较大，造成电感器整体的导磁性不佳。要提高导磁效果，可设法让铁芯形成回路，让磁力线保持于铁芯中运行，以降低磁阻，增大电感。

但由于铁芯同时也是电的良导体，缠绕铁芯的线圈若破损，铜线脱离绝缘漆的包覆，便会短路而将电导引至铁芯上；而采用不具顺磁性的高分子材料包覆绝缘，又会大幅降低磁感。因此，业界提出改采三氧化二铁等具磁性但不导电的陶瓷材质基板，取代原本的铁芯。然而，三氧化二铁材质通常为粉粒压合或经烧结构成基板，材料都非常脆而容易破裂。

制作过程中若采用车削加工，一方面不易进行细部分修饰，且加工的形状局限在圆形；因此，制成产品的体积不易缩减，且形状受限，而且处理速度受限，产能无法提升。若另采用研磨的方式，同样会因研磨机具效率不高，无法大量生产。最后，无论是车床或磨制，都会与加工物品间产生摩擦而造成一定幅度的震动。若加工物品为前述的三氧化二铁材质，则这类加工过程容易导致三氧化二铁材质的破损。

基板破裂严重者固然不堪用，即使只是轻微裂痕，也会因此在导磁材料间形成气隙，大幅增加磁阻，使得预定的导磁效果大幅降低而成为劣品，产品良率低落，将使得上述加工缓慢问题变得更严重。

由前文所述的情形，可知过往的电感器磁芯的制作方式无法大幅缩减磁芯的体积，不符合电子元件微型化的时代潮流；磁芯形状受局限而没有选择弹性，限制电感器的应用范围；另外，由于需要逐一研磨车制，无法大量生产；同时因车削抛磨时的震动问题，导致产品良率无法提升。故若能提供一种制作方法，可选择不同的形状，形塑更小体积的磁芯，能最大化生产量、最小化制作的损坏率；便可解决过往技术的不足。

【发明内容】

本发明之一目的在于提供一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，能批次生产磁芯，大幅提升产出效率。

本发明的另一目的在于提供一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，提供三氧化二铁材质于稳定环境中成形，大幅降低成形过程的损坏率，提升制作良率。

本发明的再一目的在于提供一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，能形塑更小体积的三氧化二铁磁芯，扩大非导电铁磁性磁芯电感器的应用范围。

本发明的又一目的在于提供一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，能依产业需求、磁场效果，形塑如椭圆等形状的磁芯。

一种具磁芯晶片电感的制造方法，包括下列步骤：a)将一个非导电铁磁性物质与一个挥发性溶剂共同射出至一个具有多个磁芯模穴的模具中，形成多个磁芯原形；b)待上述磁芯原形于上述磁芯模穴中冷凝后，进行脱模；c)加温至高于上述挥发性溶剂的汽化温度，使上述磁芯原形中的上述挥发性溶剂汽化，形成多个磁芯，且每一前述磁芯形成有一个凹陷绕线部；及d)将多组线圈分别缠绕至各上述磁芯的凹陷绕线部。

一种具磁芯晶片电感，包括：一个磁芯，包括：一个顶部，形成有一个吸附平面；一个基部，形成有多个线槽及至少两个底部导接电极；及一个连接上述顶部与上述基部的凹陷绕线部，且上述凹陷绕线部具有一个小于上述顶部与上述基部的非圆外廓；及一组线圈，供缠绕至上述磁芯的上述凹陷绕线部，该线圈的两端并行经两个上述线槽而分别导接至上述底部导接电极；及一个铁磁性胶体层，至少部分封装上述凹陷绕线部，供导磁连接上述顶部及上述基部。

本发明试图提供一种磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，是将预定的磁芯材料混入例如塑胶料而射入模具中成形，并随后加热使低汽化温度的例如塑胶料汽化，磁芯从而成形。本发明的磁芯包括：一个顶部；一个基部，形成有多个线槽及至少两个底部导接电极；及一个连接顶部与基部的凹陷绕线部，且该凹陷绕线部具有一个小于上述顶部与基部的外廓。

据此方法，使例如三氧化二铁为主的磁芯，在制作过程中可以经由多个模穴同步射出，一次成形例如大量磁芯原形，并且将这些磁芯原形或多批磁芯原形同时烘烤，使混入的材料汽化，让制造过程可以大批成形，大幅提升产出效率。再者，加工过程中完全避免车削或抛磨时的摩擦振荡，产品良率同步提高；尤其产品外形完全配合模具设计，可以更多元、更具弹性，尺寸也可更为精密，符合微型化潮流。即使在本发明申请时，申请人仅采用具有64个模穴的模具，但本技术领域者自然可以将模穴设计为128个、256个或更多，更大幅增加每批次的产量。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例的立体图，是说明磁芯主要结构的相互关系，及凹陷绕线部的外廓小于顶部与基部；

图2为本发明第一实施例的侧视图，是说明底部导接电极的设置情形；

图3为本发明第一实施例底面的透视图，是说明凹陷绕线部的外廓小于基部，且为非圆形的椭圆状；

图4为本发明第一实施例的侧视图，是说明线圈缠绕以及铁磁性胶体层附着的情形；

图5为本发明第一实施例模具的俯视图，是说明模具中64模穴的分布情形；

图6为本发明第一实施例的流程图，是说明磁芯以及具磁芯晶片电感的制作步骤；

图7为本发明第二实施例底面的透视图，是说明磁芯中塞入铁芯加强导磁、及凹陷绕线部多边形外廓的情况。

【符号说明】

磁芯 2、2’ 铁芯 21’

顶部 22 吸附平面 220

基部 23 线槽 230

底部导接电极 231 凹陷绕线部 24、24’

线圈 4 两端 40

铁磁性胶体层 6 步骤 101、102、103、104

【具体实施方式】

本发明的磁芯、具磁芯晶片电感及其制造方法，本发明第一较佳实施例的磁芯如图1至图3所示，制作如图1-3所示的磁芯2，磁芯2为释例三氧化二铁的非导电铁磁性材质构成，侧视如工字，基本结构包括一个顶部22，一个基部23，连接顶部22与基部23的凹陷绕线部24。其中如图3底部的透视图所示，顶部22与基部23的外廓大于凹陷绕线部24的外廓(椭圆虚线)。而顶部22最上层的表面为一个吸附平面220，是供最后形成电感元件而表面安装至电路板时，方便机械手臂的吸嘴吸附移动。

一并参考组装有线圈的侧视图4，基部23的下层表面形成一对底部导接电极231，基部23的侧边则形成有一对凹陷的沟槽，在此定义为线槽230。一组线圈4缠绕至凹陷绕线部24，供电流导通产生磁场，线圈4的两端40分别从基部23侧缘的两个线槽230向下延伸连接至不同的导接电极231；待表面安装时分别导接至电路板上的正负极接垫。

随后以一层铁磁性胶体层6，包覆凹陷绕线部24、部分的顶部22及部分的基部23。当然，如熟悉本技术者所能轻易理解，此处的铁磁性胶体层6亦可单纯包覆凹陷绕线部24，并连接顶部22与基部23而形成一个封闭磁回路即可。如本例结构，顶部22上方露出部分则为一个平坦的吸附平面220，基部23下方则需露出底部导接电极231，就此构成一个可供表面安装的晶片电感元件。其中，铁磁性胶体层6是由磁性材质混入胶中而成，使得胶中含有一定密度的铁磁性金属粉末，如掺杂铁、钴、镍等顺磁性的金属粉，或者是这些金属的氧化物或氮化物等不导电陶瓷粉末。

当线圈4通电产生磁场后，磁芯2被感应而提高磁力线密度，磁力线会行经凹陷绕线部24外侧的铁磁性胶体层6，使得顶部22与基部23之间形成一个通畅的磁回路，藉此大幅降低路途中的磁阻，进一步提升导磁效果。

下文说明本发明制作方法，请参考图5的模具及图6的步骤流程。步骤101将一个非导电的铁磁性物质如本例中的三氧化二铁，与一个挥发性溶剂共同射入一个模具中，本例中模具形成有64个形状相同的磁芯模穴。需说明的是，此处所谓挥发性溶剂，并非指在一般室温即会自行挥发的有机性溶剂，而是专指汽化温度低于上述掺杂粉末的材质，例如汽化温度低于三氧化二铁的熔融塑胶料等高分子材料；混合三氧化二铁粉与挥发性溶剂的混合材料受到挤压，射入模具中，并注满64个磁芯模穴，形成64个磁芯原形。再如步骤102，待磁芯原形于磁芯模穴中冷凝后，进行脱模，取出非导电铁磁性物质与挥发性溶剂凝固混合的64个磁芯原形。使得磁芯原形可以完全依照目前模具制造的精度进行规划，良率与精度都优于现行技术。

步骤103将64个磁芯原形加热，直至抵达挥发性溶剂的汽化温度，使磁芯原形中的挥发性溶剂完全汽化，留下非导电铁磁性物质，形成具前述结构的磁芯。最后再于步骤104，将64组线圈分别缠绕至64个磁芯的凹陷绕线部。藉由以上步骤，即可完成本发明的磁芯及具磁芯晶片电感，由于依照本实施例射出成形时，可一批次生产64个、甚至更多的磁芯原形，并可以将多批磁芯原形同步加热，再自动绕线组装为电感；达到大量生产的目的。且采用模具成形，提供稳定的塑形环境，确保三氧化二铁等易碎材质的制作良率。

另外，本发明利用模具与模穴射入成形的方式，生产出更为精致的磁芯；扩大三氧化二铁材质磁芯的应用范围。并可解决以往不易形塑圆形以外形状铁芯的困扰。

本发明第二较佳实施例请参考图7，考量到三氧化二铁混入胶中结构的导磁效果仍不及铁，因此本实施例在磁芯2’中间形成有一个穿孔，供直接插入一个棒状的铁芯21’，铁芯21’外围仍由非导电的铁磁性材质的磁芯2’所包覆，得以杜绝电的流通及短路；透过内外层设计，进一步提升导磁效果。本例中，凹陷绕线部24’也视情形，搭配研发所需设计为多边形。而熟知本领域技术者亦可轻易推知，模具只要安排得当，可含有更多模穴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种具磁芯晶片电感的制造方法，包括下列步骤：

a)将一个非导电铁磁性物质与一个挥发性溶剂共同射出至一个具有多个磁芯模穴的模具中，形成多个磁芯原形,前述挥发性溶剂是一种汽化温度低于上述非导电铁磁性物质，且在室温不会自行挥发的高分子材料；

b)待上述磁芯原形于上述磁芯模穴中冷凝后，进行脱模；

c)加温至高于上述挥发性溶剂的汽化温度，使上述磁芯原形中的上述挥发性溶剂汽化，形成多个磁芯，且每一前述磁芯形成有一个凹陷绕线部；及

d)将多组线圈分别缠绕至各上述磁芯的凹陷绕线部。

2.如权利要求1所述具磁芯晶片电感的制造方法，其中上述非导电铁磁性物质为三氧化二铁。

3.如权利要求1所述具磁芯晶片电感的制造方法，其中每一上述磁芯分别包括一顶部及一个基部，前述顶部与前述基部分别连结至上述凹陷绕线部，且每一上述顶部及上述基部，都具有大于上述凹陷绕线部的外廓。

4.如权利要求3所述具磁芯晶片电感的制造方法，其中每一上述基部分别形成有多个线槽。

5.如权利要求3所述具磁芯晶片电感的制造方法，其中每一上述基部形成有至少两个底部导接电极。