CN105632682B - 片式电感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种片式电感器，包括依次层叠设置的第一盖体、印有引线的第一引线层、至少四层印有电极线圈的内电极层、印有引线的第二引线层以及第二盖体，两两间隔的所述内电极层之间通过所述电极线圈依次串联分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组，所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组分别与所述第一引线层和所述第二引线层的所述引线电连接，并使得所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组实现并联。本发明还提供了一种片式电感器的制备方法。本发明的片式电感器能极大提高产品直流叠加特性及其额定电流。

Description

片式电感器及其制备方法

技术领域

本发明属于电子元件技术领域，具体涉及一种片式电感器及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的发展，人们对电子元器件性能的要求越来越高，传统工艺生产出来的电感器已经不能满足诸多电子产品的需要，电子元器件正向小型化、高频化、大功率和低功耗等方向发展。片式大功率电感器属于片式电感器的一种，具有功耗低、额定电流大的特点，以其较大的额定电流和优秀的直流叠加特性，主要应用于各类信号系统、电磁兼容、噪声抑制和电磁干扰等方面，是电子信息设备必不可少的组成部分，在智能手机，笔记本电脑，平板电视，电源转换器等消费类电子产品上得到广泛应用，市场需求越来越大。普通片式电感器应用多层印刷工艺将电感线圈的每一匝平面化，并通过叠层工艺与软磁铁氧体材料低温共烧而成，缺点是器件的直流叠加特性较差，电感量随电流的增加降低幅度很大，限制了其适用范围。例如：普通片式电感器2012规格1.0μH产品的额定电流0.05A，直流电阻0.4Ω；4.7μH产品的额定电流0.03A，直流电阻1.0Ω。此外，普通片式电感器还因受限于材质等因素影响，其直流叠加特性及额定电流等参数不理想。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种片式电感器，能够极大提高产品直流叠加特性及其额定电流。

本发明实施例的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种片式电感器的制备方法，可以制备上述的片式电感器。

为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

一种片式电感器，包括依次层叠设置的第一盖体、印有引线的第一引线层、至少四层印有电极线圈的内电极层、印有引线的第二引线层以及第二盖体，两两间隔的所述内电极层之间通过所述电极线圈依次串联分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组，所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组分别与所述第一引线层和所述第二引线层的所述引线电连接，并使得所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组实现并联。

以及，一种片式电感器的制备方法，包括：

获取第一盖体和第二盖体；

在一单层介质膜片上印刷引线形成第一引线层，在另一单层介质膜片上印刷引线形成第二引线层；

按照内电极层的层叠顺序，在每一单层介质膜片上印刷相应的电极线圈形成所述内电极层；

将所述内电极层按照层叠顺序依次叠合，并使得两两间隔的所述内电极层中的所述电极线圈实现依次串联，分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组；

将层叠后的所述内电极层层叠设置在所述第一引线层和所述第二引线层之间，并通过所述第一引线层和所述第二引线层上的所述引线实现所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组的并联；

分别在所述第一引线层和所述第二引线层的外表面层叠设置所述第一盖体和所述第二盖体，形成片式电感器。

本发明实施例的片式电感器，采用电极线圈嵌合并联的布线方式，两个电感相互独立，起到并联分流的作用，能够极大提高产品直流叠加特性及其额定电流。

本发明实施例的片式电感器的制备方法，工艺简单，可以制备该片式电感器。

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为本发明实施例的片式电感器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种片式电感器。如图1所示，为本发明实施例的片式电感器的结构示意图。该实施例中的内电极层的层数为四层，当然本申请并不以此为限，还可以多于四层。该片式电感器包括依次设置的第一盖体1、印有引线21的第一引线层2、四层印有电极线圈的内电极层(印有电极线圈310的内电极层31、印有电极线圈320的内电极层32、印有电极线圈330的内电极层33和印有电极线圈340的内电极层34)、印有引线41的第二引线层4以及第二盖体5。两两间隔的内电极层31和内电极层33通过电极线圈310和电极线圈330依次串联形成第一串联内电极组，两两间隔的内电极层32和内电极层34通过电极线圈320和电极线圈340依次串联形成第二串联内电极组。第一串联内电极组和第二串联内电极组分别与第一引线层2和第二引线层4的引线电连接，并使得第一串联内电极组和第二串联内电极组实现并联。具体地，第一串联内电极组的最靠近第一引线层2的内电极层31的电极线圈310和第二串联内电极组的最靠近第一引线层2的内电极层32的电极线圈320分别电连接第一引线层2上的引线21，第一串联内电极组的最靠近第二引线层4的内电极层33的电极线圈330和第二串联内电极组的最靠近第二引线层4的内电极层34的电极线圈340分别电连接第二引线层4上的引线41，使第一串联内电极组和第二串联内电极组并联连接。

本发明实施例通过上述的结构设置，使得内电极层的电极线圈嵌合并联，即两两间隔设置的内电极层的电极线圈串联，串联后形成的两组内电极层组又通过并联的方式连接，使得两组内电极层相互独立，通过并联分流作用，能够极大提高产品直流叠加特性及其额定电流。

在本发明另一实施例中，第一引线层和第二引线层可以是直接将引线印制在第一盖体和第二盖体上。

具体地，第一盖体1和第二盖体5均由多层介质膜片叠合构成，第一引线层2、内电极层和第二引线层4均由单层介质膜片构成。多层介质膜片叠合使形成的第一盖体和第二盖体具有合适的厚度，该厚度一般大于150μm。

具体地，内电极层的电极线圈的两端均设置有第一导通孔。内电极层的电极线圈内还设置有一个第二导通孔。在第一导通孔和第二导通孔内均设置有金属导体7，其中，穿过一内电极层中的第一导通孔的金属导体7与穿过相邻的另一内电极层中的第二导通孔的金属导体7实现电连接，分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组。具体地，通过穿过一内电极层第一导通孔的金属导体7和穿过相邻内电极层的第二导通孔内的金属导体7的电连接分别实现间隔设置的内电极层31的电极线圈310和内电极层33的电极线圈330、间隔设置的内电极层32的电极线圈320和内电极层34的电极线圈340之间串联。此外，金属导体7穿过第一导通孔使第一引线层2的引线21和内电极层31的电极线圈310之间电连接，第二引线层4的引线41和内电极层34的电极线圈340之间电连接，第一引线层2的引线21和电极层32的电极线圈320之间电连接、第二引线层4的引线和内电极层33的电极线圈330之间电连接，从而实现第一串联内电极组和第二串联内电极组并联连接。

在一优选的实施例中，该片式电感器还包括：非磁性阻隔层6。非磁性阻隔层6可以设置在第一引线层2和相邻的内电极层31之间，任意两个内电极层之间或第二引线层4和相邻的内电极层34之间。非磁性阻隔层6上设置有两个穿透孔，使金属导体7穿过穿透孔。

通过设置上述非磁性阻隔层有效的改善了产品直流叠加特性，提高了产品额定电流。

本发明实施例还提供了一种片式电感器的制备方法。该制备方法包括如下步骤：

步骤S01：获取第一盖体和第二盖体；

步骤S02：在一单层介质膜片上印刷引线形成第一引线层，在另一单层介质膜片上印刷引线形成第二引线层；

步骤S03：按照内电极层的层叠顺序，在每一单层介质膜片上印刷相应的电极线圈形成内电极层；

步骤S04：将内电极层按照层叠顺序依次叠合，并使得两两间隔的内电极层中的电极线圈实现依次串联，分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组；

以图1所述的实施例为例，第一串联内电极组的内电极层31的电极线圈310和第二串联内电极组的内电极层32的电极线圈320分别电连接第一引线层2上的引线21，第一串联内电极组的内电极层33的电极线圈330和第二串联内电极组的内电极层34的电极线圈340分别电连接第二引线层4上的引线41；

步骤S05：将层叠后的内电极层层叠设置在第一引线层和第二引线层之间，并通过第一引线层和第二引线层上的引线实现第一串联内电极组和第二串联内电极组的并联；

步骤S06：分别在第一引线层和第二引线层的外表面层叠设置第一盖体和第二盖体，形成片式电感器。

本发明实施例通过上述方法，可以制备内电极层的电极线圈嵌合并联的片式电感器，通过并联分流作用，能够极大提高产品直流叠加特性及其额定电流。

在本发明另一实施例中，引线可直接印制在第一盖体和第二盖体上以形成第一引线层和第二引线层。

具体地，该介质膜片的制备方法包括：

步骤S11：将醋酸正丙酯、异丁醇、增塑剂、粘结剂加入在100℃～150℃，3～6h烘干后的磁导率为50±5的铁氧体粉料中，混合磨细24～48小时后取出介质膜片浆料静置半小时备用，铁氧体粉料、醋酸正丙酯、异丁醇、增塑剂和粘结剂的质量比为100:55～60:11～15:5:8；

步骤S12：将介质膜片浆料流延制作成15～40μm厚度的介质膜片膜带；

步骤S13：将流延后的介质膜片膜带切割得到介质膜片，该介质膜片的规格为20cm×16cm。

具体地，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯DOP，粘结剂为丙烯酸树脂，具体可以是B-76橡胶。上述磁导率的铁氧体粉料是大功率的铁氧体粉料，可以提高产品直流叠加特性。上述铁氧体粉料、醋酸正丙酯、异丁醇、增塑剂和粘结剂的配比易于获得一种质量稳定的、厚度均匀的铁氧体膜带。优选地，铁氧体粉料、醋酸正丙酯、异丁醇、增塑剂和粘结剂的质量比为100:55:11:5:8。步骤S12中介质膜片膜带的厚度的主要依据制成品可靠性及电性能来选择。

本发明实施例通过上述方法，采用特定的原料成分及其配比制备介质膜片浆料，使得制备得到的介质膜片具有优良的性质。

具体地，作为第一盖体、第二盖体、第一引线层和第二引线层的介质膜片不需要开孔，但是用于内电极层的介质膜片需要开孔，以供金属导体穿过，因此，本发明实施例的方法还包括按照内电极层的层叠顺序，在内电极层的电极线圈两端开设第一导通孔和在内电极层的电极线圈内开设第二导通孔的步骤，以及在第一导通孔和第二导通孔中制备金属导体的步骤，使得穿过一内电极层中的第一导通孔的金属导体与穿过相邻的另一内电极层中的第二导通孔的金属导体实现电连接，分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组。

在本发明一优选实施例中，为了进一步改善片式电感器的直流叠加特性，提高产品额定电流，该制备方法还包括：

将非磁性阻隔层膜片设置在第一引线层和相邻的内电极层之间，任意两个内电极层之间，或者第二引线层和相邻的内电极层之间。

具体地，该非磁性阻隔层膜片的制备方法包括：

步骤S21：将低介陶瓷加入在100℃～150℃，3～6h烘干后的磁导率小于5的铁氧体粉料中，混合磨细24～48小时后取出非磁性阻隔层浆料静置半小时备用，铁氧体粉料和低介陶瓷质量比为7～8:3～2；

步骤S22：将非磁性阻隔层浆料流延制作成15～40μm厚度的非磁性阻隔层膜带；

步骤S23：将流延后的非磁性阻隔层膜带切割得到非磁性阻隔层膜片，非磁性阻隔层膜片的规格为20cm×16cm；

步骤S24：将非磁性阻隔层膜片开两个穿透孔，使金属导体分别穿过。

本发明实施例通过该方法设置非磁性阻隔层，该非磁性阻隔层采用低磁导率的材料制成，可以进一步改善产品直流叠加特性，提高产品额定电流。

具体地，步骤S21中的低介陶瓷采用由贵阳晶华电子材料有限公司生产的DJ1026。该铁氧体粉料的磁导率较低，低磁导率粉料才能提供磁阻隔效果，相当于隔断。采用该配比的铁氧体粉料和低介陶瓷，主要是为了达到良好的磁阻隔效果及兼顾异种材料的匹配共烧。优选地，铁氧体粉料和低介陶瓷质量比为8:2。步骤S22中，该非磁性阻隔层膜带的厚度主要依据产品电性能来选择。

在得到上述片式电感器后，本发明实施例的制备方法还包括成型的步骤：将片式电感器经过切割、排胶、烧结、涂银、烧银、端头处理、分选编带制作成片式电感器成品。

该切割、排胶、烧结、涂银、烧银、端头处理、分选编带等工艺均为成熟的现有技术。

具体地，上述的混合磨细的设备采用球磨机，流延的过程采用流延机在PET离型膜上流延，裁切的设备采用裁切机，开孔的设备采用开孔机。

综上所述，本发明的片式电感器的额定电流较传统片式电感器提高约15倍以上，且在较大电流范围内电感量变化率较小。与传统片式电感器相比，本发明的片式大功率电感器采用电极线圈嵌合并联及增加非磁性阻隔层的方式，提高了产品磁压降，有效改善了产品直流叠加特性，大幅度提高产品的额定电流，并降低其直流电阻，使产品可广泛应用于智能手机，笔记本电脑，平板电视，电源转换器等消费类电子产品上。例如，本发明的片式电感器2012规格1.0μH产品的额定电流可提高到1.0A以上，直流电阻仅有0.18Ω；4.7μH产品的额定电流可提高到0.8A，直流电阻仅有0.30Ω。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种片式电感器，包括依次层叠设置的第一盖体、印有引线的第一引线层、至少四层印有电极线圈的内电极层、印有引线的第二引线层以及第二盖体，其特征在于：两两间隔的所述内电极层之间通过所述电极线圈依次串联分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组，所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组分别与所述第一引线层和所述第二引线层的所述引线电连接，并使得所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组实现并联。

2.如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于：所述内电极层的电极线圈的两端均设置有第一导通孔，所述内电极层的电极线圈内还设置有一个第二导通孔，在所述第一导通孔和所述第二导通孔内均设置有金属导体，其中，穿过一所述内电极层中的所述第一导通孔的所述金属导体与穿过相邻的另一所述内电极层中的所述第二导通孔的所述金属导体实现电连接，分别形成所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组。

3.如权利要求2所述的片式电感器，其特征在于：还包括非磁性阻隔层，所述非磁性阻隔层设置在所述第一引线层和相邻的所述内电极层之间、任意相邻两层所述内电极层之间或所述第二引线层和相邻的所述内电极层之间，所述非磁性阻隔层上设置有两个穿透孔，用于所述金属导体穿过。

4.如权利要求1～3任一项所述的片式电感器，其特征在于：所述第一盖体和所述第二盖体均由多层介质膜片叠合构成；和/或，所述第一引线层、所述内电极层和所述第二引线层均由单层介质膜片构成。

5.一种片式电感器的制备方法，其特征在于，包括：

获取第一盖体和第二盖体；

在一单层介质膜片上印刷引线形成第一引线层，在另一单层介质膜片上印刷引线形成第二引线层；

按照内电极层的层叠顺序，在每一单层介质膜片上印刷相应的电极线圈形成所述内电极层；

将所述内电极层按照层叠顺序依次叠合，并使得两两间隔的所述内电极层中的所述电极线圈实现依次串联，分别形成第一串联内电极组和第二串联内电极组；

将层叠后的所述内电极层层叠设置在所述第一引线层和所述第二引线层之间，并通过所述第一引线层和所述第二引线层上的所述引线实现所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组的并联；

分别在所述第一引线层和所述第二引线层的外表面层叠设置所述第一盖体和所述第二盖体，形成片式电感器。

6.如权利要求5所述的片式电感器的制备方法，其特征在于：还包括按照所述内电极层的层叠顺序，在所述内电极层的所述电极线圈两端开设第一导通孔和在所述内电极层的电极线圈内开设第二导通孔的步骤，以及在所述第一导通孔和所述第二导通孔中制备金属导体的步骤，使得穿过一所述内电极层中的所述第一导通孔的所述金属导体与穿过相邻的另一所述内电极层中的所述第二导通孔的所述金属导体实现电连接，分别形成所述第一串联内电极组和所述第二串联内电极组。

7.如权利要求6所述的片式电感器的制备方法，其特征在于：还包括将非磁性阻隔层膜片设置在所述第一引线层和相邻的所述内电极层之间，任意两层所述内电极层之间，或者所述第二引线层和相邻的所述内电极层之间的步骤。

8.如权利要求7所述的片式电感器的制备方法，其特征在于，所述非磁性阻隔层膜片的制备方法包括：

将低介陶瓷加入在100℃～150℃，3～6h烘干后的磁导率小于5的铁氧体粉料中，混合磨细24～48小时后取出非磁性阻隔层浆料静置半小时备用，所述铁氧体粉料和所述低介陶瓷质量比为7～8:3～2；

将所述非磁性阻隔层浆料流延制作成15～40μm厚度的非磁性阻隔层膜带；

将流延后的所述非磁性阻隔层膜带切割得到所述非磁性阻隔层膜片，所述非磁性阻隔层膜片的规格为20cm×16cm；

将所述非磁性阻隔层膜片开两个穿透孔，使所述金属导体分别穿过。

9.如权利要求5所述的片式电感器的制备方法，其特征在于，所述介质膜片的制备方法包括：

将醋酸正丙酯、异丁醇、增塑剂、粘结剂加入在100℃～150℃，3～6h烘干后的磁导率为50±5的铁氧体粉料中，混合磨细24～48小时后取出介质膜片浆料静置半小时备用，所述铁氧体粉料、所述醋酸正丙酯、所述异丁醇、所述增塑剂和所述粘结剂的质量比为100:55～60:11～15:5:8；

将所述介质膜片浆料流延制作成15～40μm厚度的介质膜片膜带；

将流延后的所述介质膜片膜带切割得到所述介质膜片，所述介质膜片的规格为20cm×16cm。

10.如权利要求5所述的片式电感器的制备方法，其特征在于，还包括：将所述片式电感器经过切割、排胶、烧结、涂银、烧银、端头处理、分选编带制作成片式电感器成品。