CN109585149A - 电感器的制备方法及其制品 - Google Patents
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Abstract
一种电感器的制备方法，其包含：(a)令第一磁性组份经冷压成形出磁芯；(b)加热磁芯；(c)卷绕导线的线圈段于经加热的磁芯以令导线的相反两键合段分别自线圈段的相反两端部背向磁芯延伸；及(d)在步骤(c)后，在模具内置入卷绕有导线的磁芯后，在模具内填充第二磁性组份以令第二磁性组份在模具内经热压成形出至少包覆磁芯及导线的线圈段的磁性外壳。本发明也提供一种经前述制备方法所制得的电感器。通过冷压成形的磁芯的低相对导磁系数值以达高饱和电流值的特性，与热压成形的磁性外壳的高相对导磁系数的特性来包覆磁芯与线圈段，令线圈段在无需增加匝数的前提下便可达到规格感值以减低直流阻抗所引发的电子设备热当问题并同时补偿饱和电流值。
Description
技术领域
本发明是涉及一种被动组件的制备方法，特别是涉及一种电感器的制备方法及其制品。
背景技术
电阻器(resistor)、电容器(capacitor)与电感器等被动组件已被广泛地应用于行动电子装置的电路。以前述被动组件中的磁芯电感器举例来说，其是用来减弱电路里高频电流的阻抗线圈，基于磁芯电感器具备有低阻抗与耐大电流等特性，因而常被应用在电子设备的电源供应器。现有的磁芯电感器的基本构造包括一磁芯、一卷绕磁芯的线圈，及一包覆磁芯与线圈以令线圈的相反两端裸露于外的磁性外壳。前述磁芯与磁性外壳早期是通过冷压制程来完成，而近期则演变成通过热压制程来完成，前述冷压制程则可见中国发明专利申请CN104700981A(以下称前案)所公开的表面贴着型电感器及其制备方法。
参阅图1，前案所公开的表面贴着型电感器1包括一磁性体芯11、一卷绕于磁性体芯11的绝缘线圈12、一包覆磁性体芯11与绝缘线圈12的模制主体13，及两外部电极14。绝缘线圈12的相反两端缘121是朝模制主体13的相反两侧延伸以朝下弯折于模制主体13的相反两侧。各外部电极14分别对应包覆绝缘线圈12的各端缘121。
参阅图2，上述前案的制备方法依序包括以下步骤：(A)将涂布有环氧树脂的软磁性(soft magnetic)金属粉投入一模具中以进行粉末压制；(B)以160℃左右的温度热固化步骤(A)的软磁性金属粉以制成磁性体芯11；(C)在磁性体芯11表面形成绝缘涂覆层(图未示)；(D)在表面形成有绝缘涂覆层的磁性体芯11上绕制一表面包覆有一绝缘层(图未示)的绝缘线圈12；(E)将绕制有绝缘线圈12的磁性体芯11置入一具有一腔室的模具后在腔室内填充涂布有环氧树脂的软磁性金属粉以进行压制；(F)以160℃左右的温度热固化步骤(E)的软磁性金属粉，从而制成具有相反设置并埋设有绝缘线圈12的各端缘121的两突出端131的模制主体13；(G)研磨模制主体13的突出端131以移除突出端131及绝缘线圈12的端缘121处所包覆的绝缘层，并朝下挤压绝缘导线121的端缘121；及(H)通过浸渍以将导电性环氧树脂包覆在绝缘导线12的端缘121，从而形成包覆绝缘导线12的各端缘121的各外部电极14。
根据上述关于前案制备方法的说明可知，其在制作磁性体芯11与模制主体13时是采用冷压成形技术。虽然通过冷压成形技术可以制作出磁芯电感器。然而，根据发明人多年来研究开发磁芯电感器的制备方法所得到的了解是，虽然冷压所制得的磁性体的相对导磁系数(relative permeability；μr)低，因而具有高饱和电流值(saturation current；Isat)的特性；但是其在达到符合规格感值(inductance；L)的前提下，则需要增加卷绕的线圈匝数，也因此产生高直流阻抗(DC resistance；DCR)并引发电子设备的热当问题。
根据上段说明可知，改良电感器的制备方法以降低直流阻抗(DCR)并减少电子设备的热当问题，是当前所属技术领域中的相关技术人员所待突破的课题。
发明内容
发明人在长期研究开发磁芯电感器的制备方法时发现，在相同磁性组份的比较基础上，经冷压与经热压所制得的磁芯电感器两者相较下，基于冷压成形的磁芯电感器的成形密度(4.8g/cm3至5.6g/cm3)低于热压成形的磁芯电感器(5.6g/cm3至6.4g/cm3)，以致于冷压成形的磁芯电感器所具备的相对导磁系数(μr)相对低于热压成形的磁芯电感器的相对导磁系数(μr)。就作为扼流式电感(power choke)的磁芯电感器来说，虽然冷压成形的磁芯电感器可因低μr值而具有高饱和电流值(Isat)的特性；然而，其为了达到符合规格需求的感值所需卷绕的线圈匝数则会相对高于热压成形的磁芯电感器，因而导致此技术领域所不乐见的高直流阻抗(DCR)。相对地，虽然热压成形的磁芯电感器可因高μr值而具有低Isat值的特性；但是其在达到符合规格需求的感值所需卷绕的线圈匝数会相对少于冷压成形的磁芯电感器，也因此其DCR值是相对低于冷压成形的磁芯电感器。
承上段所言，有鉴于冷压与热压所制得的磁芯电感器各具有其优点，也相对因其优点而存在有其缺点。因此，发明人主要是结合冷压与热压两种制程来制作磁芯电感器，以借此达到截长补短的效用。换句话说，本发明一方面是利用冷压成形的磁芯的低μr值以达高Isat值的特性，另一方面也借由热压成形的磁性外壳所具备的高μr值特性来包覆磁芯与线圈，令卷绕于磁芯上的线圈匝数在无需增加的前提下便可达到符合规格需求的感值，以减低直流阻抗(DCR)所引发的电子设备热当问题，并同时补偿Isat值。
本发明的第一目的在于提供一种能减低直流阻抗(DCR)并同时补偿饱和电流值的电感器的制备方法。
本发明的第二目的在于提供一种能减低直流阻抗(DCR)并同时补偿饱和电流值的电感器。
本发明的第三目的在于提供另一种能减低直流阻抗(DCR)并同时补偿饱和电流值的电感器的制备方法。
本发明的第四目的在于提供又另一种能减低直流阻抗(DCR)并同时补偿饱和电流值的电感器的制备方法。
本发明的电感器的制备方法，包含冷压成形步骤、加热步骤、绕线步骤，及封装热压成形步骤。该冷压成形步骤是令第一磁性组份经冷压成形出磁芯。该加热步骤是加热该磁芯。该绕线步骤是卷绕导线的线圈段于该经加热的磁芯以令该导线的相反两键合段分别自该线圈段的相反两端部背向该磁芯延伸。该封装热压成形步骤是在该绕线步骤后，在模具内置入卷绕有该导线的该磁芯后，在该模具内填充第二磁性组份以令该第二磁性组份在该模具内经热压成形出至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段的磁性外壳。
本发明的电感器的制备方法，在该加热步骤与该封装热压成形步骤间还包含焊接步骤，且在该封装热压成形步骤后还依序包含冲切步骤及导线塑形步骤。该焊接步骤是令该导线的该两键合段分别对应焊接于导线架的彼此间隔设置的一对引脚；在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆该导线的各键合段并局部裸露出该导线架的各引脚；该冲切步骤是冲切掉该导线架的衔接于各引脚的本体；该导线塑形步骤是弯折被裸露在该磁性外壳外的该导线架的各引脚以固定在该磁性外壳的底面。
本发明的电感器的制备方法，在该加热步骤与该绕线步骤间还包含底座热压成形步骤，且在该绕线步骤与该封装热压成形步骤间还包含导线塑形步骤。该底座热压成形步骤是令第三磁性组份经热压成形出结合至该磁芯的磁性底座；该导线塑形步骤是弯折远离该磁芯的该导线的各键合段以固定在该磁性底座；在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段。
本发明的电感器的制备方法，在该绕线步骤与该封装热压成形步骤间还包含导线塑形步骤。在实施该冷压成形步骤中，经冷压的该第一磁性组份还成形出结合至该磁芯的磁性底座；在实施该加热步骤中，是加热该磁芯与该磁性底座；该导线塑形步骤是弯折远离该磁芯的该导线的各键合段以固定在该磁性底座；在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段。
本发明的电感器的制备方法，在该冷压成形步骤中的该第一磁性组份含有磁性粉末及黏结剂，且该加热步骤是在令该第一磁性组份的黏结剂未达固化的条件下实施。
此外，本发明电感器，包含经冷压成形所制得的磁芯、导线，及经热压成形所制得的磁性外壳。该导线具有卷绕于该磁芯的线圈段，及两分别自该线圈段的相反两端部背向该磁芯延伸的键合段。该磁性外壳至少包覆该磁芯与该导线的该线圈段。
本发明的电感器，还包含经热压成形所制得并结合至该磁芯的磁性底座，该导线的各键合段是固定在该磁性底座，且该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段，该磁芯的成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，且该磁性底座与该磁性外壳的成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且该磁芯的相对导磁系数是小于该磁性底座与该磁性外壳的相对导磁系数。
本发明的电感器，还包含经冷压成形所制得并结合至该磁芯的磁性底座，该导线的各键合段是固定在该磁性底座，且该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段，该磁芯与该磁性底座的成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，该磁性外壳的成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且该磁芯与该磁性底座的相对导磁系数是小于该磁性外壳的相对导磁系数。
本发明该另一种电感器的制备方法，其包含：令第一磁性组份经冷压成形出磁芯；加热该经冷压成形所获得的磁芯；提供导线，其具有线圈段；将该导线的该线圈段卷绕于该经加热后的磁芯；令第二磁性组份至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段；及将该第二磁性组份以热压成形方式形成至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段的磁性外壳。
本发明该又另一种电感器的制备方法，其包含：令包含黏结剂的第一磁性组份经冷压成形出磁芯；加热该经冷压成形所获得的磁芯，且该磁芯内的该黏结剂经该加热后是呈尚未固化状态；将导线的一部分卷绕于该经加热后的磁芯；令第二磁性组份至少包覆该磁芯及该导线的该部分；及将该第二磁性组份以热压成形方式形成至少包覆该磁芯及该导线的该部分的磁性外壳，且在该热压成形后，该磁芯内的该黏结剂接触该磁性外壳的部分是呈固化状态。
本发明的有益效果在于：结合冷压成形的磁芯的低相对导磁系数(μr)值以达高饱和电流值(Isat)的特性，与热压成形的磁性外壳所具备的高相对导磁系数(μr)的特性来包覆磁芯与线圈段，令卷绕于磁芯上的线圈段在无需增加匝数的前提下便可达到规格感值，以减低直流阻抗(DCR)所引发的电子设备热当问题，并同时补偿饱和电流值(Isat)。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将在参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一立体图，说明中国大陆第104700981A早期公开号发明专利案所公开的表面贴着型电感器；
图2是一组件制作流程图，说明图1的制备方法；
图3是一方块图，说明本发明电感器的制备方法的一第一实施例的流程；
图4是一组件制作流程图，说明本发明第一实施例的制备方法的一冷压成形步骤、一加热步骤，及一绕线步骤；
图5是一俯视示意图，说明本发明第一实施例的制备方法在实施一封装热压成形步骤时，一卷绕有一导线的磁芯被置入一封装用模具内的态样；
图6是一组件制作流程图，说明本发明第一实施例的制备方法的封装热压成形步骤、一冲切步骤及一导线塑型步骤；
图7是一俯视示意图，说明由本发明第一实施例所制得的电感器；
图8是图7的一正视示意图；
图9是一方块图，说明本发明电感器的制备方法的一第二实施例的流程；
图10是一俯视示意图，说明第二实施例的制备方法在实施一焊接步骤时的实施例；
图11是一组件制作流程图，说明本发明第二实施例的制备方法的封装热压成形步骤、冲切步骤及导线塑型步骤；
图12是一俯视示意图，说明由本发明第二实施例所制得的电感器；
图13是图12的一正视示意图；
图14是一方块图，说明本发明电感器的制备方法的一第三实施例的流程；
图15是一正视示意图，说明本发明第三实施例的制备方法的一底座热压成形步骤；
图16是一组件制作流程图，说明本发明第三实施例的制备方法的导线塑型步骤及封装热压成形步骤；
图17是一正视示意图，说明由本发明第三实施例所制得的电感器；
图18是一组件制作流程图，说明本发明电感器的制备方法的一第四实施例的冷压成形步骤及加热步骤；
图19是一电感对电流曲线图，说明本发明的仿真数据；
图20是一电感对电流曲线图，说明本发明一比较例1(CE1)的电感器的量测数据及一仿真比较例1-3(SCE1-3)的电感器的仿真数据的比对；及
图21是一电感对电流曲线图，说明本发明一具体例4(E4)的电感器的量测数据及一仿真实验例4(SE4)的电感器的仿真数据的比对。
具体实施方式
在本发明被详细描述的前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图3，本发明电感器的制备方法的一第一实施例，包括一冷压成形步骤S1、一加热步骤S2、一绕线步骤S3、一封装热压成形步骤S4、一冲切(punching)步骤S5，及一导线塑形步骤S6。
如图4所示，冷压成形步骤S1是令一第一磁性组份在一具有一柱状模穴710的磁芯用模具71内经冷压成形出一磁芯2。在本发明第一实施例中，实施在冷压成形步骤S1中的压力是介于3000kgw/cm2至7000kgw/cm2。磁芯2是沿一如图7与图8所示的轴线Y延伸，且磁芯2沿轴线Y的垂直方向的截面是呈一长圆形；其中，长圆形的长度L与直径Φ分别是0.25mm与0.73mm。在冷压成形步骤S1中的该第一磁性组份含有一磁性粉末及一黏结剂(binder)。适用于本发明第一实施例的磁性粉末是铁磁性材料(ferromagnetics)中的软磁性金属粉末，铁磁性材料常见有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)，或其组合。
具体地来说，第一磁性组份的磁性粉末为铁硅铬(Fe-Si-Cr)合金粉末，黏结剂则是热固性树脂。以Fe-Si-Cr合金粉末重量百分比(wt％)计，Fe、Si与Cr各为90.5wt％、5.5wt％与4.0wt％；以第一磁性组份的重量百分比计，Fe-Si-Cr合金粉末与热固性树脂各为97wt％与3wt％。本发明只以铁硅铬合金粉末与树脂为例作说明。需知道的是，举凡具备有软磁特性的软磁性材料与热固性高分子材料皆可分别做为本发明的磁性粉末与黏结剂使用，本发明并不以此为限。在本发明的第一实施例中，经冷压成形步骤S1所制得的磁芯2的相对导磁系数(μr)约20～28。
再参阅图4，加热步骤S2是加热磁芯2。绕线步骤S3是卷绕一导线3的一线圈段31于经加热的磁芯2，以令导线3的相反两键合段32分别自线圈段31的两相反端部背向磁芯2延伸。在本发明的第一实施例中，导线3的一表面是形成有一绝缘层(图未示)，且是一截面尺寸为0.09mm×0.32mm的带状扁线；其中，绕线步骤S3是先令带状扁线的平面面向磁芯2以由下往上卷绕于磁芯2呈3匝后，再以螺旋状下拉至磁芯2的底缘以形成3.5匝的线圈段31，并令衔接于线圈段31的各端部的各键合段32扭转90度以使带状扁线的平面平行于水平面，且反向磁芯2延伸。绕线步骤S3可以采用同轴并绕法、外外绕法，或α绕法，绕线的手法并非本发明的技术重点，于此不再多加赘述。此处需补充说明的是，本发明第一实施例是以加热步骤S2后实施绕线步骤S3为例做说明。但是其也可以是依照磁芯2的外观尺寸先实施绕线步骤S3以形成线圈段31后，再将绕线步骤S3所完成的线圈段31套设在磁芯2上。
参阅图5与图6，封装热压成形步骤S4是在绕线步骤S3后，在一封装用模具72内置入卷绕有导线3的磁芯2，以令磁芯2及导线3的各键合段32分别定位于封装用模具72的一中心限位槽721及两限位沟渠722后，在封装用模具72内填充一第二磁性组份以令第二磁性组份覆盖磁芯2及导线3的线圈段31，并在封装用模具72内经热压成形出一至少包覆磁芯2及导线3的线圈段31的磁性外壳4。在实施第一实施例的封装热压成形步骤S4中，压力是介于3000kgw/cm2至7000kgw/cm2间，且磁性外壳4的相对导磁系数(μr)约28～45，导线3的各键合段32是被局部裸露在磁性外壳4外。再参阅图7，在本发明的第一实施例中，磁性外壳4沿轴线Y的垂直方向的截面是一尺寸为2mm×2.5mm的矩形。
第二磁性组份可相同于第一磁性组份，也可不同于第一磁性组份。为方便操作本发明的制备方法，在第一实施例中，第二磁性组份是相同于第一磁性组份。进一步地来说，第一实施例所实施的热压是在对第二磁性组份加压的同时，也对第二磁性组份加热以令第二组分内的黏结剂(如，热固性树脂)达固化。此处需附带说明的是，为了令热压成形后的磁性外壳4能结合至经冷压成形的磁芯2，较佳地，加热步骤S2是在一令第一磁性组份的黏结剂未达固化的条件下实施。详细地来说，决定黏结剂的固化除了加热温度外，尚须有充分的加热时间。换句话说，也就是便是黏结剂达固化温度，但是在加热时间不足的情况下，是无法令黏结剂固化。在本发明的第一实施例中，加热步骤S2与封装热压成形步骤S4的温度皆为165℃，但是实施加热步骤S2时的时间为5分钟，而实施封装热压成形步骤S4时的时间则为10分钟。
根据上段说明可知，本发明第一实施例是先令加热步骤S2的实施时间不足以固化其第一磁性组份内的黏结剂，只令其黏结剂达软化效果，并在实施封装热压成形步骤S4时，通过热压的温度与时间以令第二磁性组份内的黏结剂达固化以成形出磁性外壳4，此时磁芯2的接触在磁性外壳4处的已达软化的黏结剂也得以因封装热压成形步骤S4的充分加热时间而达固化，以令磁芯2与磁性外壳4间彼此结合。
再参阅图6，冲切步骤S5是冲切掉导线3的位在磁性外壳4外且分别衔接于各键合段32的两待裁切段33。导线塑形步骤S6是弯折被裸露在磁性外壳4外的导线3的各键合段32，以令各键合段32被固定在磁性外壳4的一底面41。
如图7与图8所示，根据本发明第一实施例的制备方法的详细说明可知，第一实施例的电感器包括经冷压成形所制得的磁芯2、导线3，及经热压成形所制得的磁性外壳4。导线3具有卷绕于磁芯2的线圈段31，及分别自线圈段31的相反端部背向磁芯2延伸的键合段32。磁性外壳4至少包覆磁芯2与导线3的线圈段31。在第一实施例中，导线3的各键合段31是局部裸露在磁性外壳4外，并经弯折以固定在磁性外壳4的底面41。裸露在磁性外壳4外的各键合段32是可通过表面接着技术(SMT)被焊接至一电路板上的接点(图未示)。
参阅图9，本发明电感器的制备方法的一第二实施例大致上是相同于第一实施例，其不同处是在于，第二实施例在加热步骤S2与封装热压成形步骤S4间还包括一焊接步骤S7，且第二实施例的封装热压成形步骤S4、冲切步骤S5与导线塑形步骤S6也略有别于第一实施例。具体地来说，第二实施例的焊接步骤S7具有一介于加热步骤S2与绕线步骤S3间的第一焊接次步骤S71，及一介于绕线步骤S3与封装热压成形步骤S4间的第二焊接次步骤S72。
如图10所示，第一焊接次步骤S71是令导线3的其中一键合段32焊接于一导线架5的彼此间隔设置的一对引脚51的其中一引脚51，第二焊接次步骤S72是令导线3的其中一另一键合段32焊接于导线架5的其中另一引脚51。
如图11所示，在实施封装热压成形步骤S4中，是将焊接有导线3的导线架5置入封装用模具72的一导线架限位槽723中定位后，在封装用模具72内填充第二磁性组份以令第二磁性组份覆盖磁芯2、导线3及导线架5的部份各引脚51，并在封装用模具72内经热压成形出磁性外壳4。在本发明第二实施例中，磁性外壳4还包覆导线3的各键合段32并局部裸露出导线架5的各引脚51。冲切步骤S5是冲切掉导线架5的一衔接于各引脚51的主体52。导线塑形步骤S6是弯折被裸露于磁性外壳4外的导线架5的各引脚51以固定在磁性外壳4的底面41。
参阅图12与图13，根据本发明第二实施例的制备方法的详细说明可知，第二实施例的电感器还包括彼此间隔设置的引脚51，且磁性外壳4还包覆导线3的各键合段32。导线3的各键合段32分别对应焊接于各引脚51，且各引脚51是局部裸露在磁性外壳4外并经弯折以固定在磁性外壳4的底面41。
参阅图14，本发明电感器的制备方法的一第三实施例大致上是相同于第一实施例，其不同处是在于，第三实施例的制备方法未实施冲切步骤S5，在加热步骤S2与绕线步骤S3间还包括一底座热压成形步骤S8，且导线塑型步骤S6是介于绕线步骤S3与封装热压成形步骤S4间，而封装热压成形步骤S4也有别于第一实施例。
如图15所示，底座热压成形步骤S8是令一第三磁性组份经热压成形出一结合至磁芯2的磁性底座6。具体地来说，底座热压成形步骤S8是先于一具有一倒T字型模穴730的模具73内填充第三磁性组份后，将经加热的磁芯2置入倒T字型模穴730以位在第三磁性组份上，令第三磁性组份在模具73内经热压成形出结合至磁芯2的磁性底座6。第三磁性组份可以相同于第一磁性组份，也可以有别于第一磁性组份。同样地，为便于实施本发明，本发明第三实施例的第三磁性组份是相同于第一、二磁性组份。
参阅图16，导线塑形步骤S6是弯折远离磁芯2的导线3的各键合段32以固定在磁性底座6的一底面61。在实施封装热压成形步骤S4中，磁性外壳4还包覆部分磁性底座6以局部裸露出导线3的各键合段32。
参阅图17，根据本发明第三实施例的制备方法的详细说明可知，第三实施例的电感器还包括经热压成形所制得并结合至磁芯2的磁性底座6。导线3的各键合段32是固定在磁性底座6的底面61，且磁性外壳4还包覆部分磁性底座6以局部裸露出导线3的各键合段32。在本发明第三实施例中，经冷压成形的磁芯2的一成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，且经热压成形的磁性底座6与磁性外壳4的一成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且磁芯2的一相对导磁系数是小于磁性底座6与磁性外壳4的一相对导磁系数。此外，本发明第三实施例的电感器磁性底座6与磁性外壳4的一总高度是1.2mm。
参阅图18，本发明电感器的制备方法的一第四实施例大致上是相同于第三实施例，其不同处是在于，第四实施例的制备方法未实施第三实施例的底座热压成形步骤S8，且冷压成形步骤S1与加热步骤S2也有别于第三实施例。
如图18所示，在实施该冷压成形步骤S1中，经冷压的第一磁性组份还成形出结合至磁芯2的磁性底座6。具体地来说，冷压成形步骤S1是在具有倒T字型模穴的模具73内填充第一磁性组份以令第一磁性组份在倒T字型模穴内同时冷压成形出磁芯2与磁性底座6。在实施加热步骤S2中，是加热磁芯2与磁性底座6。
再参阅图17，经本发明该第四实施例所制得的电感器大致上是相同于第三实施例，其不同处是在于，结合至磁芯2的磁性底座6是经冷压成形所制得。磁芯2与磁性底座6的一成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，磁性外壳4的一成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且磁芯2与磁性底座6的一相对导磁系数是小于磁性外壳4的一相对导磁系数。
为验证本发明在发明内容所提到的发明概念，申请人拟根据上述的第一、三、四实施例的磁芯2、导线3、磁性底座6与磁性外壳4的尺寸、其所对应使用的磁性粉末的相对导磁系数，及其冷压成形与热压成形的成形密度所相对应的磁通量对磁场强度曲线(BH曲线)为部分仿真参数，提供一个模拟实验例1(SE1)、一个模拟实验例3(SE3)、一个模拟实验例4(SE4)、六个模拟比较例(SCE)，以初步验证本发明的发明概念。此外，前述各模拟实验例(SE)与各模拟比较例(SCE)的磁芯2长圆形直径Φ、线圈段31匝数、导线3截面积尺寸与制备方法等细部模拟参数，汇整于下列表1.。
表1.
a.C M：冷压
b.TM：热压
此处需补充说明的是，基于电感器在出厂前已被设定有既定的规格感值(L)。因此，显示于表1.内的各模拟实验例(SE)与各模拟比较例(SCE)的直径Φ、导线3的线圈段31的匝数、导线3的截面积是在取得实质相近的感值(221nH～226nH)的前提下而设定的模拟参数。
又，前述各模拟实验例(SE)与各模拟比较例(SCE)的感值(L)、直流阻抗(DCR)、饱和电流值(Isat)经模拟后的模拟结果，汇整于下列表2.。
表2.
| 模拟例 | L(nH)<sup>a</sup> | DCR(mΩ) | Isat(A)<sup>b</sup> |
| SE1 | 221.6 | 9.9488 | 6.37 |
| SE3 | 224.2 | 9.9521 | 6.19 |
| SE4 | 226.3 | 9.9488 | 6.40 |
| SCE1 | 226.1 | 9.5116 | 4.516 |
| SCE1-1 | 226.2 | 9.5934 | 4.677 |
| SCE1-2 | 226.2 | 9.7254 | 4.83 |
| SCE2 | 226.2 | 17.3720 | 9.08 |
| SCE2-1 | 226.1 | 17.3040 | 8.75 |
| SCE2-2 | 226.1 | 17.4020 | 9.06 |
a.起始感值，也称为规格感值。
b.感值自起始感值下降30％时的感值的电流值。
上述表2.内所显示的仿真结果，是对各模拟实验例(SE)与各模拟比较例(SCE)提供一直流电流(I)并加入一个小讯号(Δi)以作为其模拟条件；其中，I＝0.001+Δi，直流电流(I)是自0.001A逐渐增加至10A后终止提供直流电流(I)，且是自0.03A开始以每间隔～0.5A记录一笔感值(L)，如图19的横轴所示。
根据表2.(配合参阅图19)的仿真结果显示可知，磁芯2、磁性外壳4与磁性底座6皆由冷压所制得的模拟比较例2(SCE2、SCE2-1、SCE2-2)，因其制备方法所致的低成形密度(4.8g/cm2～5.6g/cm2)导致其相对导磁系数(μr)低；因此，虽然可具有高饱和电流(Isat；达8.75A～9.08A间)；然而，其直流阻抗(DCR)却因为达规格电感值所需卷绕的匝数多(见表1.)而大幅地提升(17.3040Ω～17.4020Ω间)。相反地，磁芯2、磁性外壳4与磁性底座6皆由热压所制得的模拟比较例1(SCE1、SCE1-1、SCE1-2)，因其制备方法所致的高成形密度(5.6g/cm2～6.4g/cm2)导致其相对导磁系数(μr)高；因此，其直流阻抗(DCR)可因为达规格电感值减少所需卷绕的导线匝数而大幅地下降(9.5116Ω～9.7254Ω间)；然而，其饱和电流(Isat)却只介于4.516A～4.83A间。反观磁芯2、磁性外壳4与磁性底座6是结合冷压与热压所制得的模拟实验例(SE1、SE3、SE4)，其可在无需增加线圈匝数(见表1.)的前提下达到规格感值，因而其直流阻抗(DCR；9.9488Ω～9.9521Ω间)低于冷压制备方法(DCR；17.3040Ω～17.4020Ω间)，也可同时令其饱和电流(介于6.19A～6.40A间)相对高于热压制备方法(介于4.516A～4.83A间)。
此外，再参阅表1.～2.与图19，虽然SCE1、SCE1-1、SCE1-2等模拟比较例彼此间的磁芯2长圆形直径Φ、线圈段31匝数与导线3截面积尺寸略有不同，且SCE2、SCE2-1、SCE2-2等模拟比较例彼此间的磁芯2长圆形直径Φ、线圈段31匝数与导线3截面积尺寸也略有不同；然而，由图19的SCE1、SCE1-1、SCE1-2与SCE2、SCE2-1、SCE2-2等六条曲线所显示的结果可知，SCE1、SCE1-1与SCE1-2三条曲线相近，且SCE2、SCE2-1、SCE2-2三条曲线也趋近重迭，足见就算是便是改变磁芯2长圆形直径Φ、线圈段31匝数与导线3截面积尺寸等模拟参数，其对于模拟结果的影响并不大。根据上述表1.～2.与图19的详细说明可得，记载在发明内容的发明概念已初步获得验证。
为证实本案发明概念与仿真数据一致，申请人更进一步地以一比较例1(CE1)的量测数据与一仿真比较例1-3(SCE1-3)的仿真数据为一组，且以一具体例4(E4)的量测数据与前述仿真实验例4(SE4)的仿真数据为另一组，来比对并证实量测数据是与仿真数据相互匹配。此处需附带说明的是，比较例1(CE1)是一全热压制程所制得的电感器；模拟比较例1-3(SCE1-3)的模拟条件大致上是相同于模拟比较例1-1(SCE1-1)，其不同处只在于经设定的线圈段31匝数是3.5圈；具体例4(E4)是根据第四实施例所制得的一电感器。
以比较例1(CE1)与模拟比较例1-3(SCE1-3)为一组的比对结果，是显示于图20及表3.。此处须说明的是，比较例1(CE1)的量测条件是在25℃的环境温度下以频率及振幅各为1MHz与1V的交流电进行电性量测，且量测数据与仿真数据皆是自0.25A起每间隔0.5A取一笔感值。
表3.
参阅图20可知，曲线CE1与曲线SCE1-3两者感值的趋势非常相近。又，根据上述表3.的比对结果可知，其直流阻抗(DCR)的误差百分比约20％左右，而其感值的误差百分比更下修至±10％以内。
此外，以具体例4(E4)与模拟比较例4(SCE4)为一组的比对结果，是进一步地显示于图21及表4.；其中，量测数据与仿真数据皆是自0.03A起每间隔约0.5A取一笔感值。
表4.
参阅图21可知，曲线E4与曲线SCE4两者感值的趋势相近。此外，根据上述表4.的比对结果可知，其直流阻抗(DCR)的误差百分比与感值的误差百分比皆落在±10％左右。
由上述表3.、表4.、图20与图21的详细说明可证实，本案根据记载在发明内容的发明概念来实施本案技术所取得的量测数据与仿真数据趋势相近，且感值的误差百分比皆落在±10％以内。
申请人更将上述比较例1(CE1)及具体例4(E4)的量测结果，拿来与Taiyo的型号为MAMK2520HR22M的电感器及Cyntec的型号为HMLB25201B-R22MSR的电感器的量测结果一起比较(见下列表5.)。
表5
Taiyo所产的规格感值(L)为220nH的电感器虽然其饱和电流值(Isat)可达8.5A，但是其直流阻抗(DCR)却高至15mΩ。又，同样规格感值(L)也为220nH的产自Cyntec的电感器，虽然其直流阻抗(DCR)只为8.4mΩ，但是其饱和电流值(Isat)却只有7.10A。规格感值(L)为231nH的经全热压成形所制得的比较例1(CE1)的直流阻抗(11.5mΩ)虽低于Taiyo(15.0mΩ)，但是其饱和电流值(Isat)却低于(6.67A)Taiyo(8.50A)。比较例1(CE1)的量测结果应属其全热压成形所致。换句话说，热压成形的磁性体因成形密度高而具有相对导磁系数(μr)高的特性，其达到规格感值(L)所需卷绕的线圈匝数少，因而直流阻抗(DCR)低；然而，高相对导磁系数(μr)导致其饱和电流值(Isat)低。
反观本发明的规格感值(L)为227nH的具体例4(E4)，其直流阻抗(DCR)为11.0，略低于比较例1(CE1)的11.5。然而，具体例4(E4)的饱和电流值(Isat)已提升至9.11A，相对高于比较例1(CE1)的6.67A，其主要原因应属其制备方法所致。详细地来说，本发明一方面是利用冷压成形的磁芯2的低相对导磁系数(μr)以达高饱和电流值(Isat)的特性，另一方面也借由热压成形的磁性底座6与磁性外壳4所具备的高相对导磁系数(μr)特性来包覆磁芯2与线圈段31，令卷绕于磁芯2上的线圈段31在无需增加匝数的前提下便可达到规格感值，以减低直流阻抗(DCR)所引发的电子设备热当问题，并同时补偿饱和电流值(Isat)。
综上所述，本发明电感器的制备方法及其制品，结合冷压成形的磁芯2的低相对导磁系数(μr)值以达高饱和电流值(Isat)的特性，与热压成形的磁性外壳4(及磁性底座6)所具备的高相对导磁系数(μr)的特性来包覆磁芯2与线圈段31，令卷绕于磁芯2上的线圈段31在无需增加匝数的前提下便可达到规格感值(L)，以减低直流阻抗(DCR)所引发的电子设备热当问题，并同时补偿饱和电流值(Isat)，所以确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，只为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种电感器的制备方法，其特征在于，包含：
冷压成形步骤，是令第一磁性组份经冷压成形出磁芯；
加热步骤，是加热该磁芯；
绕线步骤，是卷绕导线的线圈段于该经加热的磁芯，以令该导线的相反两键合段分别自该线圈段的两相反端部背向该磁芯延伸；及
封装热压成形步骤，是在该绕线步骤后，在模具内置入卷绕有该导线的该磁芯后，在该模具内填充第二磁性组份以令该第二磁性组份在该模具内经热压成形出至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段的磁性外壳。
2.根据权利要求1所述的电感器的制备方法，其特征在于，在该加热步骤与该封装热压成形步骤间还包含焊接步骤，且在该封装热压成形步骤后还依序包含冲切步骤及导线塑形步骤；
该焊接步骤是令该导线的该两键合段分别对应焊接于导线架的彼此间隔设置的一对引脚；
在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆该导线的各键合段并局部裸露出该导线架的各引脚；
该冲切步骤是冲切掉该导线架的衔接于各引脚的本体；及
该导线塑形步骤是弯折被裸露在该磁性外壳外的该导线架的各引脚以固定在该磁性外壳的底面。
3.根据权利要求1所述的电感器的制备方法，其特征在于，在该加热步骤与该绕线步骤间还包含底座热压成形步骤，且在该绕线步骤与该封装热压成形步骤间还包含导线塑形步骤；
该底座热压成形步骤是令第三磁性组份经热压成形出结合至该磁芯的磁性底座；
该导线塑形步骤是弯折远离该磁芯的该导线的各键合段以固定在该磁性底座；及
在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段。
4.根据权利要求1所述的电感器的制备方法，其特征在于，在该绕线步骤与该封装热压成形步骤间还包含导线塑形步骤；
在实施该冷压成形步骤中，经冷压的该第一磁性组份还成形出结合至该磁芯的磁性底座；
在实施该加热步骤中，是加热该磁芯与该磁性底座；
该导线塑形步骤是弯折远离该磁芯的该导线的各键合段以固定在该磁性底座；及
在实施该封装热压成形步骤中，该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段。
5.根据权利要求1所述的电感器的制备方法，其特征在于，在该冷压成形步骤中的该第一磁性组份含有磁性粉末及黏结剂，且该加热步骤是在令该第一磁性组份的黏结剂未达固化的条件下实施。
6.一种电感器，其特征在于，包含：
磁芯，是经冷压成形所制得；
导线，具有卷绕于该磁芯的线圈段，及两分别自该线圈段的两相反端部背向该磁芯延伸的键合段；及
磁性外壳，至少包覆该磁芯与该导线的该线圈段且是经热压成形所制得。
7.根据权利要求6所述的电感器，其特征在于，还包含经热压成形所制得并结合至该磁芯的磁性底座，该导线的各键合段是固定在该磁性底座，且该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段，该磁芯的成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，且该磁性底座与该磁性外壳的成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且该磁芯的相对导磁系数是小于该磁性底座与该磁性外壳的相对导磁系数。
8.根据权利要求6所述的电感器，其特征在于，还包含经冷压成形所制得并结合至该磁芯的磁性底座，该导线的各键合段是固定在该磁性底座，且该磁性外壳还包覆部分该磁性底座以裸露出该导线的各键合段，该磁芯与该磁性底座的成形密度是介于4.8g/cm2至5.6g/cm2间，该磁性外壳的成形密度是介于5.6g/cm2至6.4g/cm2间，且该磁芯与该磁性底座的相对导磁系数是小于该磁性外壳的相对导磁系数。
9.一种电感器的制备方法，其特征在于，包含：
令第一磁性组份经冷压成形出磁芯；
加热该经冷压成形所获得的磁芯；
提供导线，其具有线圈段；
将该导线的该线圈段卷绕于该经加热后的磁芯；
令第二磁性组份至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段；及
将该第二磁性组份以热压成形方式形成至少包覆该磁芯及该导线的该线圈段的磁性外壳。
10.一种电感器的制备方法，其特征在于，包含：
令包含黏结剂的第一磁性组份经冷压成形出磁芯；
加热该经冷压成形所获得的磁芯，且该磁芯内的该黏结剂经该加热后是呈尚未固化状态；
将导线的一部分卷绕于该经加热后的磁芯；
令第二磁性组份至少包覆该磁芯及该导线的该部分；及
将该第二磁性组份以热压成形方式形成至少包覆该磁芯及该导线的该部分的磁性外壳，且在该热压成形后，该磁芯内的该黏结剂接触该磁性外壳的部分是呈固化状态。
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