CN106010124A - 一种热固化型磁性环氧树脂粉末及其封装电感的方法 - Google Patents

一种热固化型磁性环氧树脂粉末及其封装电感的方法 Download PDF

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Abstract

一种热固型磁性环氧树脂粉末涂料及其封装电感的方法，其特征在于包含以下重量百分比的物质：环氧树脂30％‑50％，软磁铁氧体磁粉20％‑50％，复合固化剂10％‑20％，填料5％‑8％，助剂3％‑8％；将环氧树脂、软磁铁氧体磁粉、复合固化剂、填料和助剂按比列混合后，用搅拌设备搅拌均匀，做成片状干料，再粉粹制得，利用流化涂覆设备，将预热后的电感进行浸粉，烘烤冷却后完成封装，优点是：粉末在气流推动下，流动性好，易于封装，不粘连；节约材料成本，配制好的涂料易于长期存放。可以提高生产效率，可保持涂层的均匀度，使产品电感值稳定，误差变化小；能够提高电感值，使涂层具有电磁屏蔽功能，无漏磁；增加电流的抗饱和性。本发明适用于立式插件电感器的封装和封装材料的改进。

Description

一种热固化型磁性环氧树脂粉末及其封装电感的方法
技术领域
本发明涉及一种热固化型磁性环氧树脂粉末制取及其封装电感的方法。
背景技术
随着电子产品的小型化及各类高清显示器的问世和LED照明产品的低成本化普及，对现有的电感器件有了更高的要求，既要求电感器件尺寸的小型化，在作为功率电感使用时，又要求其电感值不变的同时，叠加直流电流能力不变。而且需要有屏蔽功能来减少因该电感器件工作时所产生的电磁场对其他元件的干扰。其次在用于安防领域如报警器、蜂鸣器升压电路中，在生产用于升压的电感器时，因为空间的限制需要有些产品卧式成型90度的‘L’型弯脚，造成高电感值产品由于使用铜线细，圈数多。在90度成型的时候由于引脚张力的问题，很容易将线头折断，造成断路问题。传统的生产方法是将这类高电感值的工字电感使用单组份黑胶，将焊点线头包住烘干后，形成坚硬的焊点涂层，这样在90度弯脚成型的过程中，不会出现断线不良问题。但是这类工字电感器是使用PE热缩套管进行包封磁芯本体，功能单一，工序繁杂，特别是生产过程中用的环氧胶水，如果不小心弄到手上，要用化学溶剂清洗。其次，在工字电感领域出现两种不同的包封涂料，一种是溶剂型环氧树脂粉体涂料，这类环氧树脂粉体涂料需要电感在包封前，将环氧树脂粉末用溶剂混合溶解，然后才能包封。而另一种是以国内厂家为代表使用色环电感油漆封装的立式工字电感，虽然这种油漆涂料在烘干后硬度高，但是烘干前流动性差。这种油漆如果涂层薄，则无法包封住磁芯，会出现漏铜线和漏磁芯的现象。如果油漆浓度大，则出现有气孔，涂层不均匀等现象。所以国内厂商有些是先将电感穿套管，烘烤收缩后，再用很稀释的色环电感油漆封装。这样的气孔少，但是增加了工序，工艺成本也很高。专利号为201310289451.7的中国专利，介绍了一种磁性环氧树脂粉体溶剂，用此磁性环氧树脂粉体溶剂封装出的工字电感器烘烤后，涂层具有电磁屏蔽功能，且成本较低，但是此种环氧树脂粉末是需要溶剂先将环氧树脂粉末中的固化剂进行溶解，然后放置12小时以上待固化剂充分溶解后才能封装。其中配制好的溶剂，如果长时间不用，有机化学溶剂会挥发很容易干燥固化造成浪费。而且烘干后的涂层硬度比较低。在高电感值中铜线直径小于0.15mm的情况下，电感进行90度‘L’型折脚时，无法避免断线问题。
发明内容
本发明要解决的问题是高电感值细铜线的工字电感在利用磁性环氧树脂溶剂包封后，电感引脚与磁芯90度‘L’型折脚成型过程中，因为封装材料在烘干后的硬度不足，仍然无法避免造成的断线问题，目的是提供一种低成本具有电磁屏蔽功能的高硬度磁性环氧树脂粉末封装材料及其用于封装电感器的方法，从而提高生产效率，降低材料成本，减少涂料浪费，同时在涂层烘干后也具有电磁屏蔽功能。
为解决上述问题，本发明提供一种热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于包含以下重量百分比的物质：环氧树脂30％-50％，软磁铁氧体磁粉20％-50％，复合固化剂10％-20％，填料5％-8％，助剂3％-8％；
所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料的制作方法：将环氧树脂、软磁铁氧体磁粉、复合固化剂、填料和助剂按比列混合后，用搅拌设备搅拌均匀，然后挤压成型，做成片状干料，再通过粉粹，然后再经过筛滤分级即可得到热固化型环氧树脂粉末涂料；
使用所述热固型磁性环氧树脂粉末涂料封装电感的方法包括以下步骤：
(1)将制成的热固型磁性环氧树脂粉末，适量的倒入流化槽中，将气流压力调至合适大小，待槽内磁性粉末在气流的吹动下上下翻滚流化，翻滚粉末到达一个临界点，以翻滚高度均匀为止；
(2)将绕完线、焊完锡的立式工字型插件电感进行编带，后裁成段，然后推进烤箱预热，预热温度为80-100℃，预热时间10-15分钟；
(3)将预热后编带待包封的绕线工字电感，磁芯朝下引脚朝上快速的放入粉末流化槽中，深度略高于焊点位置，反复浸粉2-3次完成浸粉封装；
(4)将浸粉封装后的编带绕线工字电感，放在架子上面，送入烤箱烘烤镀膜，烤箱温度设置为120-150℃，烘烤1-3小时，将烘烤固化后的编带电感器件从烤箱拿出，待涂层冷却后，变得坚硬有光泽，得到利用热固性磁性环氧树脂粉末封装的电感器件，完成热固型磁性环氧树脂粉末的封装工艺。
进一步，所述环氧树脂为双酚A与改性双酚A型环氧树脂的任意一种或者两种的混合物或使用环氧酚醛型树脂。
进一步，所述的软磁铁氧体磁粉是镁锌铁氧体、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体中的任意一种或者几种的混合物。
进一步，所述的软磁铁氧体磁粉是通过成品磁芯加水研磨或者球磨后得到的含水分的磁粉，再将磁粉烘干后，重新粉碎筛选的磁性粉末，颗粒小于60目。
再进一步，所述的软磁铁氧体磁粉是软磁铁氧体氧化物粉料直接烧制的干散状磁粉，粉粹后，再用金属筛网过滤，颗粒小于60目。
再进一步，所述填料为二氧化硅和氢氧化铝中的任一种或两种的混合物；所述复合固化剂是酸酐类固化剂或聚酯与阴离子催化固化剂；所述助剂是石油树脂和石蜡，或使用石英粉、云母粉、轻体碳酸钙中的任一种或多种的混合物，石英粉能提高环氧树脂的硬度，云母粉能提高环氧树脂的绝缘性。
再进一步，所述流化设备是流化槽或者热固化粉末专用的流化床包封机器设备。
与现有的技术相比，本发明有以下优点：
1.由于使用热固性环氧树脂粉末，配料中含有双酚A与改性双酚A型环氧树脂，并使用二氧化硅和氢氧化铝作为填料，过后加入软磁铁氧体磁粉。封装的电感涂层巴氏硬度能达到92HBa以上，这是磁性环氧树脂溶剂烘干成型后所远远达不到的。
2.与磁性环氧树脂溶剂相比，材料浪费更少，配制混合后的粉末涂料能存放3-6个月，远远超过了磁性环氧树脂溶剂的存放时间。
3.本发明热固型磁性环氧树脂粉末涂料是一种均匀的粉末颗粒，避免了涂封时因为各个组分的密度不同，在流化槽内出现不均匀的问题。
4.利用本热固型磁性环氧树脂粉末涂料所封装的工字电感，涂层硬度高。表面有光泽，能够有效避免高电感值细线径产品因90度‘L’型折脚成型时造成的断线问题。
5.相对传统高电感值细铜线的电感来说，传统的高电感焊锡后点黑胶烘干再穿PE套管，虽然能有效避免细铜线电感在90度折脚所造成的开路问题，但是电感工作中有漏磁，容易产生辐射对其他电子零件和IC的干扰。而使用本发热固型磁性环氧树脂粉末涂料，能有效解决这个问题，涂层在烘干固化后的硬度既能保证高电感值细线在90度折脚不会造成的断线问题，同时涂层具有电磁屏蔽功能，降低改电感元件在通电工作中对其他零件的电磁干扰。
6.相对于用色环电感油漆来封装立式电感的方法来说，虽然色环电感油漆封装的立式工字电感在烘干后，油漆的硬度很高。但是因油漆的流动性很差，有时会产生很多气孔，涂层不均匀，且涂层干燥后无电磁屏蔽功能。如果想要减少气孔，就必须在封装前用PE套管包住线圈。而是用本发明的热固型磁性环氧树脂粉末封装的立式工字电感器，硬度远远超过色环电感油漆干燥后的硬度，且封装工艺简单，涂层均匀，粉末的流动性好，能够有效避免色环电感油漆带来的气孔问题。
7.大幅度降低粉末涂料成本和铜线成本，以1KG环氧树脂配1KG磁粉为例，1KG环氧树脂的单价大概在24-26元.磁粉的价格以锰锌铁氧体为例，磁粉为磁芯开气隙研磨得到的附属品，价值低，大概500-1400元/吨。重新烘烤加工后大约2元/KG。如何按照1∶1的添加量计算，则热固型磁性环氧树脂粉末能够降低到12-14元/KG，涂料成本降低40％-50％。如增加涂层厚度可使电感值升高20-50％，则铜线圈数能减少，相应每个电感产品铜线用量也能减少，可以降低成本。
综合上述，本发明优点明显，避免了液体涂装时的浓稠度问题，粉末在气流推动下，流动性好，易于封装，不粘连；节约材料成本，配制好的涂料易于长期存放。可以提高生产效率，在加热过程中电感本身的环氧树脂粉末直接融化固化，不会流动；可保持涂层的均匀度，使产品电感值稳定，误差变化小；环氧树脂中加入软磁铁氧体磁粉，在涂层烘干后，能够提高电感值，使涂层具有电磁屏蔽功能，无漏磁；增加电流的电流抗饱和性。本发明主要适用于立式插件电感器的封装和封装材料的改进。
具体实例方式
实例1：
一种热固化型环氧树脂粉末涂料，包含以下物质：双酚A与双酚A改性环氧树脂1kg，镍锌铁氧体磁粉1kg，复合固化剂0.6KG，填料0.21KG，助剂0.2KG，各组分的重量百分比依次为：33.2％，33.2％，20％，7％，6.6％，将上述物质按比列混合后，用搅拌设备搅拌均匀，然后挤压成型，做成片状干料，再通过粉粹，然后再经过筛滤分级即可得到热固化型环氧树脂粉末涂料；
所述镍锌铁氧体磁粉的制取方法是将预烘后镍锌铁氧体粉料，在不加工成型的情况下直接进行烧制，烧制成的镍锌铁氧体磁粉为散状粉末，根据实际情况粉碎或者筛网过滤，得到镍锌铁氧体磁粉；所述填料为二氧化硅和氢氧化铝中的任一种或两种的混合物；所述复合固化剂是酸酐类固化剂；所述助剂是石油树脂和石蜡；
使用上述热固型环氧树脂粉末涂料包封电感的方法包括以下步骤：
(1)将制成的热固型磁性环氧树脂粉末，适量的倒入流化槽中，将气流压力调至合适大小，待槽内磁性粉末上下翻滚流化，翻滚粉末到达一个临界点，以翻滚高度均匀为止。
(2)将绕完线、焊完锡的立式工字型插件电感进行编带，后裁成段，然后将工字型电感线圈和磁芯部分朝下放入架子上面，然后推进烤箱预热，预热温度为100℃，时间为10-15分钟。
(3)将预热后编带待包封的绕线工字电感，磁芯朝下引脚朝上快速的放入粉末流化槽中，浸入深度略高于焊点位置，反复浸粉2-3次完成浸粉封装。
(4)将浸粉封装后的编带绕线工字电感，放在架子上面。后送入烤箱烘烤镀膜(烤箱中如何镀膜)，烤箱温度设置为120℃，1-3小时，然后将烘烤固化后的编带电感器件从烤箱拿出，待涂层冷却后，变得坚硬有光泽，得到利用热固性磁性环氧树脂粉末封装的电感器件，完成热固型磁性环氧树脂粉末的封装工艺。
实施例2：
一种热固化型环氧树脂粉末涂料，包含以下物质：环氧酚醛树脂1.2kg，锰锌铁氧体磁粉1kg，复合固化剂0.6kg，填料0.1kg，助剂0.1kg。各组分的重量百分比依次为：40％，33.3％，20％，3.3％，3.3％，将上述物质按比列混合后，用搅拌设备搅拌均匀，然后挤压成型，做成片状干料，再通过粉粹，然后再经过筛滤分级即可得到热固化型环氧树脂粉末涂料；
所述锰锌铁氧体磁粉，是通过以下方法制取：将开关电源变压器磁芯研磨后含有水分的磁粉用烤箱烘干，用精细粉碎机进行粉碎加工得到干燥的锰锌铁氧体磁粉，根据实际需要，用不同目数的金属筛网机器进行自动筛滤，过滤其中的粗颗粒成分，本实施例选用磁粉颗粒小于100目；所述填料为二氧化硅、氢氧化铝、石英粉、云母粉的任一种或几种的混合物；所述复合固化剂是聚酯与阴离子催化固化剂；所述助剂是石油树脂和石蜡；
使用上述方法制得的热固型环氧树脂粉末涂料包封电感的方法包括以下步骤：
(1)将框式粉末涂覆设备电源打开，将预热温度设置为100度，粉末涂覆室温度设置为80-100度，将设备控制器上面的包封次数和包封时间根据实际需要设置，包封的深度根据封装电感尺寸的大小来设置。将热固型磁性环氧树脂粉末倒入涂覆设备的粉末料槽中，然后将气压阀打开，将气压调至合适大小，以粉末上下翻滚均匀膨松为止。
(2)将编好带带引脚的立式绕线电感，按照粉末涂覆机预热箱铝框的长度裁剪成段，将裁成段的编带电感磁芯线包部分朝下放入铝框的卡槽中。将铝框放入粉末涂覆机的预热室，在100度下预热10-15分钟，预热时间长短，根据所封装电感产品的尺寸大小来调整。
(3)将预热放有编带电感的铝框放入粉末涂覆机里面的架子上面，按动设备上的控制开关，粉槽上盖水平自动打开，盖上的刮片同时把粉面刮平，铝框架携带编好带的电感器件下降到一定位置浸粉，浸粉高度以电感焊点以上，包住焊点为止，浸粉完成后铝框架自动上升，进入涂覆室涂料预热后融化，粉槽盖自动合上，完成一次浸粉工艺。根据封装涂层的厚度需要和设置包封的次数设置可反复浸粉，来增加涂层的厚度，粉槽下方装有冷却水装置，使流化槽内的粉末温度在50度以下；避免粉末融化。
(4)将完成浸粉封装放有编带电感器件的铝框架，放入烤箱当中固化镀膜。烤箱温度设置为120-150度，时间1-3小时。将烘烤固化后的编带电感器件铝框从烤箱拿出，待涂层冷却后。涂层坚硬有光泽，得到利用热固性磁性环氧树脂粉末封装的电感器件，完成热固型磁性环氧树脂粉末的封装工艺。

Claims (9)

1.一种热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于包含以下重量百分比的物质：环氧树脂30％-50％，软磁铁氧体磁粉20％-50％，复合固化剂10％-20％，填料5％-8％，助剂3％-5％；
所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料的制作方法：将环氧树脂、软磁铁氧体磁粉、复合固化剂、填料和助剂按比列混合后，用搅拌设备搅拌均匀，然后挤压成型，做成片状干料，再通过粉粹，然后再经过筛滤分级即可得到热固化型环氧树脂粉末涂料；
利用所述热固型磁性环氧树脂粉末涂料封装电感的方法包括以下步骤：
(1)将制成的热固型磁性环氧树脂粉末，适量的倒入流化设备中，将气流压力调至合适大小，待磁性粉末在气流的吹动下上下翻滚流化，翻滚粉末到达一个临界点，以翻滚高度均匀为止；
(2)将绕完线、焊完锡的立式工字型插件电感进行编带，后裁成段，然后推进烤箱预热，预热温度为80-100℃，预热时间10-15分钟；
(3)将预热后编带待包封的绕线工字电感，磁芯朝下引脚朝上快速的放入粉末流化槽中，深度略高于焊点位置，反复浸粉2-3次完成浸粉封装；
(4)将浸粉封装后的编带绕线工字电感，放在架子上面，送入烤箱烘烤镀膜，烤箱温度设置为120-150℃，烘烤1-3小时，将烘烤固化后的编带电感器件从烤箱拿出，待涂层冷却后，变得坚硬有光泽，得到利用热固性磁性环氧树脂粉末封装的电感器件，完成热固型磁性环氧树脂粉末的封装工艺。
2.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述的软磁铁氧体磁粉是镁锌铁氧体、镍锌铁氧体、锰锌铁氧体中的任意一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述的软磁铁氧体磁粉是通过成品磁芯加水研磨或者球磨后得到的含水分的磁粉，再将磁粉烘干后，重新粉碎筛选的磁性粉末，颗粒小于60目。
4.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述的软磁铁氧体磁粉是软磁铁氧体氧化物粉料直接烧制的干散状磁粉，用粉粹机粉粹后，再用金属筛网过滤，颗粒小于60目。
5.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A与改性双酚A型环氧树脂的任意一种或者两种的混合物或使用环氧酚醛型树脂。
6.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述填料为二氧化硅和氢氧化铝中的任一种或两种的混合物，或使用石英粉、云母粉、轻体碳酸钙中的任一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述复合固化剂是酸酐类固化剂或聚酯与阴离子催化固化剂。
8.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料，其特征在于：所述助剂是石油树脂和石蜡。
9.根据权利要求1所述的热固型磁性环氧树脂粉末涂料封装电感的方法，其特征在于：所述流化设备是流化槽或者热固化粉末专用的流化床包封机器设备。
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