CN105529128B - 一种电感及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电感及其制造方法，电感包括第一软磁芯和第二软磁芯，其特征是，还包括粘结物，所述粘结物包括胶水和软磁物质，所述第一软磁芯通过所述粘结物与第二软磁芯粘结，所述软磁物质的饱和磁场强度小于等于15A/m，初始磁导率大于等于1。本电感提高了电感在小电流区域抑制纹波和电流冲击的能力。

Description

一种电感及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及一种电感及其制造方法。

【背景技术】

随着半导体技术的发展，目前单个CPU的工作电流在50A以上。对于给CPU供电的DC-DC降压电路而言，就要求其周边的功率电感的工作电流也随之增大。同时由于高能效的要求，电感的电阻值也要求越来越小，以降低主流损耗。同时为了器件的小型化，电感的工作频率也随之提升，目前主流频率在500KHz～1MHz。DC-DC降压电路常见感值范围为50nH～680nH，目前现有的应用于该类电路的大电流功率电感值常采用以下两种主流模式：

一是采用整体磁芯模式。将FT core或BDS磁芯进行精密气隙切割，然后将导电绕组穿入形成大电流功率电感。

二是采用粘接磁芯。目前通常是CIcore或UI core。在Ccore和Icore，或Ucore和Icore之间采用高尺寸精度的垫片加粘结胶水或含有特定尺寸的球形颗粒粘结胶水进行粘结。然后在组合界面间隙中引入导电绕组形成大电流功率电感。

这两种制作工艺中方案一是空气气隙，有效磁导率近似恒定为1，方案二采用的粘结胶水可视为空气气隙，有效磁导率可近似恒定为1。目前两种方案的产品存在如下问题：

(1)在PWM模式下的DC-DC buck电路中使用时小电流区的纹波较大，磁芯损耗加大，降低整体能效。

(2)对电流的浪涌抑制作用小，输出电压不稳定，会出现电压毛刺。

【发明内容】

经过研究发现，针对问题(1)，由于产品的电感值随工作电流的变化不能进行自适应调整，从而导致在小电流区域纹波较大。针对问题(2)，在小电流区域在电流冲击的瞬间，电感量较小，从而对电流的浪涌抑制作用小。

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种电感，以提高电感在小电流区域抑制纹波和电流冲击的能力。

一种电感，包括第一软磁芯和第二软磁芯，还包括粘结物，所述粘结物包括胶水和软磁物质，所述第一软磁芯通过所述粘结物与第二软磁芯粘结，所述软磁物质的饱和磁场强度小于等于15A/m，初始磁导率大于等于1。

优选地，所述软磁物质为球形的软磁粉体。

优选地，所述胶水固化后的硬度在40D至90D之间。

优选地，在所述粘结物中所述软磁物质与胶水的体积百分比值为5％至80vol％。

优选地，所述粘结物还包括非磁性球形粉体，在所述粘结物中所述非磁性球形粉体与胶水的体积百分比值为0至80vol％。

优选地，所述粘结物中，所述软磁物质为铁氧体。

优选地，所述胶水采用环氧树脂类胶水、硅橡胶类胶水、硅胶类胶水或丙烯酸类胶水。

优选地，还包括粘接物，所述粘接物设置在所述第一软磁芯和第二软磁芯之间，所述第一软磁芯通过所述粘结物与第二软磁芯粘结，所述粘接物包括胶水和非磁性球形粉体。

本发明还提供了一种制造所述电感的方法，包括如下步骤：

S1、将胶水与软磁物质混合形成粘结物；

S2、将所述粘结物粘在所述第一软磁芯或第二软磁芯的粘结面上的多个离散的、离边沿设定距离以上的位置，对合所述第一软磁芯的粘结面和第二软磁芯的粘结面，压合所述第一软磁芯和第二软磁芯，使所述第一软磁芯的粘结面通过所述粘结物与所述第二软磁芯的粘结面粘结，并使所述粘结物不从所述第一软磁芯和第二软磁芯之间的相对空间溢出至侧面。

优选地，所述软磁物质为球形的软磁粉体。

本发明的有益效果是：

本发明的电感在不影响产品的最大工作电流的性能的前提下，提高产品的初始电感量和在小电流区的电感量，提高了电感在小电流区域抑制纹波和电流冲击的能力，同时能提升小电流区电感的能量转换效率。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的电感的爆炸示意图；

图2是本发明一种实施例的电感示意图；

图3是本发明一种实施例的电感与现有电感的电感-偏置电流曲线图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1

如图1和2所示，一种电感制造方法，包括如下步骤：

S1、将导电绕组3组装到第一软磁芯1的引线槽1a，引线槽1a设置在第一软磁芯1的粘结面。

S2、配置粘结物4。将环氧树脂胶水、软磁物质和非磁性球形粉体(如球形陶瓷)混合得到粘结物，其中，非磁性球形粉体的粒径为150±10μm，体积含量占粘结物的40vol％，软磁物质为球形的软磁物质粉体，粒径＜28μm，例如铁氧体，体积含量占粘结物的20vol％。所述软磁物质的饱和磁场强度小于等于15A/m，初始磁导率大于等于1。

S3、将粘结物4涂覆在第一软磁芯1的粘结面上，涂覆的位置优选是离散的、不相连的至少三个位置，涂覆粘结物4后，粘结物4不会相连；另外，涂覆的位置优选离第一软磁芯1的边沿设定距离以上。可以额外在导电绕组3上涂覆粘结物4。

S4、将第二软磁芯2组装到第一软磁芯1上，使第二软磁芯2的粘结面与第一软磁芯1的粘结面相对合，然后压合(例如可采用夹子固定)所述第一软磁芯1和第二软磁芯2，使所述第一软磁芯1的粘结面通过所述粘结物4与所述第二软磁芯2的粘结面粘结，得到组装后的半成品。步骤S3中涂覆的粘结物4的位置，使得第一软磁芯1和第二软磁芯2压合后，粘结物4不会从第一软磁芯和第二软磁芯之间的相对空间溢出至第一软磁芯1或第二软磁芯2的侧面，避免在所述侧面形成多余的软磁物质而影响电感的性能参数。

由于软磁物质和非磁性球形粉体都是球形的，即使某个位置涂覆的粘结物4是包含有多层的球形物质(软磁物质或非磁性球形粉体)，在压合的过程中，由于多层的球形物质之间无法保持稳定，从而第一软磁芯1和第二软磁芯2之间最厚的地方也只能形成单层的球体，最终使得第一软磁芯1与第二软磁芯2之间形成均匀的气隙(相对而言，如果软磁物质或非磁性物质采用立方体粉体，那么某些位置可能有多层软磁物质层叠，而有些地方可能只有一层软磁物质，在压合过程中，由于层叠的粉体能够具有很好的稳定性，因此这种层叠的现象在压合过程中无法消除，从而造成第一软磁芯1与第二软磁芯2之间的气隙不均匀，例如在第一软磁芯1与第二软磁芯2之间的三个位置涂覆粘结物4，两个位置的粘结物的含有3层软磁物质)

S5、将组装后的半成品放入烤箱中进行胶水固化，固化完成后得到最终的成品电感。

实施例2

与实施例1相比，本实施例2不同之处在于步骤S2和步骤S3。

在本步骤S2中，配置粘结物和粘接物。将环氧树脂胶水、软磁物质混合得到粘结物，软磁物质为球形的软磁物质粉体，粒径＜28μm，例如铁氧体，体积含量占粘结物的40vol％。将环氧树脂胶水、非磁性球形粉体(如球形陶瓷)混合得到粘接物，其中，非磁性球形粉体的粒径为150±10μm，体积含量占粘结物的40vol％。所述软磁物质的饱和磁场强度小于等于15A/m，初始磁导率大于等于1。

在本步骤S3中，将粘结物涂覆在第一软磁芯1的粘结面的某些位置，将粘接物涂覆在第一软磁芯1的粘结面的另一些位置，涂覆的位置优选是离散的、不相连的至少三个位置。

如图3所示，是电感量与偏置电流之间的曲线关系图，图中，虚线表示本实施例1和2的电感，实线表示气隙之间没有填充软磁物质的电感。从图中可以看出，在偏置电流较小的区域，本实施例1和2的电感具有大得多的电感量，因此，在开始的小电流的情况下抑制电路纹波和浪涌的能力较强，而在大电流区域可以保持与原来电感相同的平坦曲线，实现原来电感的功能。

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，还可以做出若干简单推演或替换，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 (9)

1.一种电感，包括第一软磁芯和第二软磁芯，其特征是，还包括粘结物，所述粘结物包括胶水和软磁物质，在所述粘结物中所述软磁物质与胶水的体积百分比值为5％至80vol％，所述第一软磁芯通过所述粘结物与第二软磁芯粘结，所述粘结物涂覆的位置是离散的、不相连的至少三个位置，所述软磁物质的饱和磁场强度小于等于15A/m，初始磁导率大于等于1。

2.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述软磁物质为球形的软磁粉体。

3.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述胶水固化后的硬度在40D至90D之间。

4.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述粘结物还包括非磁性球形粉体，在所述粘结物中所述非磁性球形粉体与胶水的体积百分比值为0至80vol％。

5.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述粘结物中，所述软磁物质为铁氧体。

6.如权利要求1所述的电感，其特征是，所述胶水采用环氧树脂类胶水、硅橡胶类胶水、硅胶类胶水或丙烯酸类胶水。

7.如权利要求1所述的电感，其特征是，还包括粘接物，所述粘接物设置在所述第一软磁芯和第二软磁芯之间，所述第一软磁芯通过所述粘结物与第二软磁芯粘结，所述粘接物包括胶水和非磁性球形粉体。

8.一种制造如权利要求1的电感的方法，其特征是，包括如下步骤：

S1、将胶水与软磁物质混合形成粘结物；

S2、将所述粘结物粘在所述第一软磁芯或第二软磁芯的粘结面上的多个离散的、离边沿设定距离以上的位置，对合所述第一软磁芯的粘结面和第二软磁芯的粘结面，压合所述第一软磁芯和第二软磁芯，使所述第一软磁芯的粘结面通过所述粘结物与所述第二软磁芯的粘结面粘结，并使所述粘结物不从所述第一软磁芯和第二软磁芯之间的相对空间溢出至侧面。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述软磁物质为球形的软磁粉体。