CN109817431B - 一种具有多个电感的结构及制造多个电感的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有多个电感的结构及制造多个电感的方法，其中，所述结构包括一金属构件，该金属构件包含一第一导线、一第二导线以及一导线架，其中该第一导线、该第二导线以及该导线架为一体成型，该导线架包含一第一部件和一第二部件，该导线介于该第一部件与该第二部件之间，该第一部件、该第二部件和该第一导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第一电感；以及该导线架进一步包含一第三部件和一第四部件，该第二导线介于该第三部件与该第四部件之间，该第三部件、该第四部件和该第二导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第二电感。
Description
本发明是申请日为2015年8月20日，申请号为201510514576.4，发明名称为“电感及制造电感的方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种使用导线架的电子组件，特别是一种使用导线架的电感及其制造方法。
背景技术
一体成型的电感通过以一磁性体封装导线或是线圈的方式取代将导线绕制于一现成的磁性体。由于一体成型电感具有许多优点，例如：较小的体积、低感抗(impedance)和大电流耐受性，已广泛地应用于注重更小的组件尺寸、功耗及效能的电子产品。
已知的一种低感量的一体成型电感组件的制作过程如图1所示，包括：Step.1准备一线圈(例如图1绘示的一种直线型线圈11)；Step.2采用磁性粉末材料利用热压缩方式形成一体成型的磁性体12用以封装直线型线圈11；Step.3切除磁性体12外侧多余的直线型线圈11；以及Step.4在磁性体12的两端以电镀方式(例如端银制程)形成和直线型线圈11电连接的电极13。由于微型一体成型电感的尺寸很小，直线型线圈11的宽度或线径通常只有60μm～70μm，于上述一体成型电感制作过程中固定直线型线圈11的工作显得非常困难，另一方面利用电镀方式形成的电极13也容易造成微型一体成型电感的电阻值及电性表现的不稳定，进而影响一体成型电感的合格率。
另一种已知的一体成型电感的制作过程如图2所绘示，包括下列步骤：在直线型线圈11的两端连接有一电极14；采用磁性粉末材料利用热压缩方式形成一体成型的磁性体12用以封装直线型线圈11；依据设计的长度裁切电极14，再将磁性体12两端露出的电极14弯折成型，令电极14贴附于磁性体12的一侧表面。这种和直线型线圈11连接的电极14构造虽然可以解决前述以电镀方式制成的电极13的问题，但是直线型线圈11的截面积尺寸太小以致于结构强度不佳，致令直线型线圈11和电极14的衔接处15容易因为电极14的弯折而产生断裂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种一体成型的电感，用以解决线圈和电极衔接处容易因为电极的弯折而断裂的问题。
本发明提出了一种一体成型的电感，所述电感包括：一金属构件，所述金属构件包含一导线和一导线架，其中导线和导线架为一体成型，导线架包含一第一部件和一第二部件，第二部件与第一部件间隔设置，所述导线介于第一部件与第二部件之间，第一部件、第二部件和介于其间的导线形成一连续的金属段；以及一磁性体，磁性体将所述导线、第一部件邻接导线的一第一部分以及第二部件邻接导线的一第二部分封装于其中。
在本发明的一实施例中，所述电感为一扼流器(choke)。
在本发明的一实施例中，所述电感的导线为直线型导线。
在本发明的一实施例中，所述电感的导线为弧形线圈或弯曲形线圈。
在本发明的一实施例中，所述电感的导线为螺旋形线圈。
在本发明的一实施例中，导线架的第一部件的第一部分的宽度大于导线的宽度，以增强导线与导线架的第一部件之间的机械强度。
在本发明的一实施例中，导线架的第二部件的第二部分的宽度大于导线的宽度，以增强导线与导线架的第二部件之间的机械强度。
在本发明的一实施例中，所述导线为一种线型线圈，且所述线型线圈的宽度为60μm～70μm(微米)。
在本发明的一实施例中，所述导线架的第一部件的第一部分，以及导线架的第二部件的第二部分的形状可为圆形、矩形或梯形。
在本发明的一实施例中，所述第一部分和第二部分与导线邻接的一前缘具有一导圆角(round-corner)。
在本发明的一实施例中，由所述第一部件的第一部分延伸出磁性体外侧的一第三部分，以及由所述第二部件的第二部分延伸出磁性体外侧的一第四部分，延伸出的部分分别弯折于磁性体的两个相对表面的两个凹陷部而形成两个电极。
在本发明的一实施例中，所述每一个电极的外侧面与该多个电极所设位置的磁性体的相应表面对齐。
在本发明还提出了一种制造所述一体成型的电感的方法，所述方法包括：一体成型一金属构件，所述金属构件包含一导线和一导线架，导线和导线架为一体成型，其中导线架包含一第一部件和一第二部件，第二部件与第一部件间隔设置，所述导线介于第一部件与第二部件之间，第一部件、第二部件和导线形成一连续的金属段；以及一磁性体，磁性体将所述导线、第一部件邻接导线的一第一部分以及第二部件邻接导线的一第二部分封装于其中。
在本发明的一实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：延伸所述导线架的第一部件的第一部分于磁性体的一第一表面以形成一第一电极，以及延伸所述导线架的第二部件的第二部分于磁性体相对于第一表面的一第二表面以形成一第二电极。
在本发明的一实施例中，所述方法制造的电感为扼流器(choke)。
在本发明的一实施例中，该该导线为一线型线圈。
在本发明的一实施例中，该线型线圈的宽度为60μm～70μm。
在本发明的一实施例中，该导线架的该第一部件的该第一部分以及该导线架的该第二部件的该第二部分的形状为圆形、矩形或梯形。
在本发明的一实施例中，该导线架的该第二部件的该第二部分的宽度大于该导线的宽度，以增强该导线与该导线架的该第二部件之间的机械强度。
在本发明还提出了另一种电感，包括：一导线，一导线架包含一第一部件和一第二部件，第二部件与第一部件间隔设置，所述导线的两端分别与导线架的第一部件的一第一部分以及导线架的第二部件的一第二部分连接，其中第一连接部和第二连接部的宽度大于导线的宽度；以及一磁性体，磁性体一体成，以将所述导线、第一部件邻接导线的一第一部分以及第二部件邻接导线的一第二部分封装于其中，由所述第一部件的第一部分延伸的一第三部分以及由所述第二部件的第二部分延伸的一第四部分分别弯折于磁性体外侧的两个相对表面的两个凹陷部而形成一第一电极和一第二电极。
在本发明的一实施例中，所述电感为一扼流器(choke)。
在本发明的一实施例中，所述导线为线型线圈。
在本发明的一实施例中，所述线型线圈的宽度为60μm～70μm(微米)。
在本发明的一实施例中，进一步包括：一第一一体成型电感和一第二一体成型电感，其中所述第一一体成型电感和第二一体成型电感的构造相同。
本发明的一实施例中，包括：一第一一体成型电感和一第二一体成型电感，其中所述第一一体成型电感和第二一体成型电感的构造不同。因此，对于同时需要使用两个或以上的电感的电子产品而言，第一一体成型电感和第二一体成型电感的金属结构可以通过导线架整合在一起，在同一个热压缩制作过程中形成第一一体成型电感和一第二一体成型电感的磁性体，有利于并联型电感组件的大量生产。
有关本发明的具体实施方式及其技术特点和功效，下文将配合图式说明如下。
附图说明
图1为一种已知低感量电感组件的制作过程示意图；
图2为另一种已知微型一体成型电感的构造图；
图3为本发明提供的微型一体成型电感的一种实施例构造图，绘示第一电极和第二电极未弯折的情形；
图4为图3实施例的构造正视图，绘示第一电极和第二电极弯折后的位置；
图5为图3在V-V位置的构造断面图；
图6为图3在VI-VI位置构造断面图；
图7为本发明提供的微型一体成型电感的另一种实施例构断面图，绘示线型线圈的另一种实施例构造；
图8为本发明的另一实施例构造图；
图9为本发明的另一实施例构造图；
图10A～图10E为图3所示一体成型的电感的制造流程图。
附图标记说明：20-线型线圈；20-线型线圈；22-导线架；22a-第一部件；22b-第二部件；23a-第一部分；23b-第二部分；24a-第三部分；24b-第四部分；25a-第一电极；25b-第二电极；251a-外侧表面；251b-外侧表面；26-连续的金属段；30-磁性体；50-金属材料；60-宽度；80a-第一凹陷部；80b-第二凹陷部；80c-第三凹陷部；80d-第四凹陷部；90-宽度；R-导圆角；A1-第一一体成型电感；A2-第二一体成型电感；C1-第一轴向方向；F1-第一底面；F2-第二底面；F3-第三底面；F4-第四底面；H1-落差；H2-落差；H3-落差；H4-落差。
具体实施方式
以下配合图式所描述的内容为用于实现本发明上述的目的、实施例、技术特征及其功效的较佳实施方式，并非用以限定本发明。
如图3～图5，图3为本发明提供的一体成型的电感的一实施例构造，所述一体成型的电感包括：一金属构件，所述金属构件包含一导线例如一种线型线圈20(见图5)，和一导线架22，其中导线架22和导线例如线型线圈20为一体成型，其中导线架22包含一第一部件22a和一第二部件22b，第二部件22b与第一部件22a间隔设置，所述导线20介于第一部件22a与第二部件22b之间，第一部件22a、第二部件22b和介于其间的导线20形成一连续的金属段26；以及一磁性体30，磁性体30将所述导线20、第一部件22a邻接导线20的一第一部分23a以及第二部件22b邻接导线20的一第二部分23b封装于其中。所述导线架22的第一部件22a的第一部分23a以及导线架22的第二部件22b的第二部分23b邻接于导线20，第一部分23a和第二部分23b的宽度60大于导线20的宽度90，可用于增强导线20与导线架22的第一部件22a之间的机械强度，以及增强导线20与导线架22的第二部件22b之间的机械强度。其中一实施例，导线20为一种线型线圈20，其可为一种直线型线圈(见图5)。在另一实施例，线型线圈也可以是一种弧型线圈(见图7)或弯曲形线圈。所述线型线圈20的两端分别连接于导线架22的第一部件22a的第一部分23a，以及导线架22的第二部件22b的第二部分23b(见图5)，其中第一部分23a的宽度60大于线型线圈20的宽度，用于增强线型线圈20和导线架22的第一部件22a之间的机械强度，第二部分23b的宽度60大于线型线圈20的宽度90，用于增强线型线圈20与导线架22的第二部件22b之间的机械强度。第一部分23a和第二部分23b皆延伸出磁性体30的外侧分别形成一第一电极25a和一第二电极25b。在一实施例中，第一部分23a和第二部分23b分别沿着一第一轴向方向C1的两端的方向延伸。第一部分23a和第二部分23b的形状可为相同且互相对称，以及第一电极25a和第二电极25b的形状可为相同且互相对称。
在一实施例中，磁性体30将所述线型线圈20、导线架22的第一部分23a和导线架22的第二部分23b封装于其中。在一实施例，所述线型线圈20固定于一模具，在于模具的模穴中填入磁性材料粉末再通过一热压缩过程一体成型所述磁性体30。所述磁性体30的形状可以有多种，例如环形、长方体、立方体和六角柱体。在图3所绘示的一实施例中，所述磁性体30的形状为长方体，但并非用以限定本发明。用于制作磁性体30的磁性材料粉末可以是铁(Fe)、铁硅铝合金(Fe-Si-Al alloy)、铁镍钼合金(Fe-Ni-Mo alloy)、铁镍合金(Fe-Nialloy)、非晶质合金(Amorphous alloy)和铁氧体(Ferrite)中的任一种。磁性体30成型后从模具中退出，由所述导线架22的第一部件22a延伸出磁性体30外侧的一第三部分24a，以及由所述导线架22的第二部件22b延伸出磁性体30外侧的一第四部分24b，延伸出的部分分别弯折后贴附于磁性体30的两个相对侧的表面而形成一第一电极25a和一第二电极25b(见图4)。藉此，导线架22的第一部分23a和第二部分23b可以分别地增强线型线圈20与第一部件22a之间的机械强度，以及强化线型线圈20和第二部件22b之间的机械强度，进而防止线型线圈20与第一电极25a及第二电极25b衔接处因为弯折而断裂。
在本发明的一实施例中，所述导线架22的第一部件22a的第一部分23a，以及导线架22的第二部件22b的第二部分23b的形状可为矩形或梯形。在本发明的另一实施例中，所述第一部分23a和第二部分23b与线型线圈20邻接处具有一导圆角R，可以在弯折第一电极25a和第二电极25b时避免应力集中而断裂。
在本发明的另一实施例中，所述一体成型的电感包含一导线架22(如图8所绘示)，线型线圈20、第一部件22a、第二部件22b、第一电极25a和第二电极25b皆与导线架22整合为一体成型结构，导线架22可以在电感的成型过程中，轻易地将线型线圈20、第一部分23a、第二部分23b、第一电极25a和第二电极25b固定于模具，可以解决已知一体成型电感的成型过程中不易固定线型线圈的问题。在发明的一实施例中，磁性体30成型完成并退出模具之后，连接于导线架22的第一电极25a和第二电极25b被裁切成预定长度，再将第一电极25a和第二电极25b弯折并贴附于磁性体30的两个相对侧的表面，即可完成本发明一体成型的电感。
在本发明的一实施例，在磁性体30的外侧具有一凹陷部用于设置导线架22的第一部件22a的第三部分24a，以及导线架22的第二部件22b的第四部分24b，用于制作所述第一电极25a和第二电极25b。在一实施例中，凹陷部和磁性体30的相应的外侧表面间具有一落差，因此被弯折的第一电极25a和第二电极25b可贴附于凹陷部，而且被弯折的第一电极25a和第二电极25b的外侧面与磁性体30的外侧表面齐平。由于凹陷部的形状和位置可根据磁性体30的形状而有多种变化，下文以一实施例作为代表说明凹陷部的实施方式。
如图3和图4所示，在本发明提供的一体成型的电感的一种实施例中，磁性体30为长方体，其中导线架22的第一部件22a的第三部分24a和导线架22的第二部件22b的第四部分24b，分别沿着第一轴向方向C1的两端伸出磁性体30的外侧，其中第一电极25a设置于位于磁性体30的一第一侧面的一第一凹陷部80a的一第一底面F1，以及位于磁性体30的底面的一第二凹陷部80b的一第二底面F2。所述第一凹陷部80a具有一落差H1，第二凹陷部80b具有一落差H2，第一电极25a恰可在弯折后贴附于所述第一凹陷部80a和第二凹陷部80b。同样地，第二电极25b设置于位于磁性体30的一第二侧面的一第三凹陷部80c的一第三底面F3(第二侧面位于所述磁性体30的第一侧面的相对侧)，以及位于磁性体30的底面的一第四凹陷部80d的一第四底面F4。所述第三凹陷部80c具有一落差H3，第四凹陷部80d具有一落差H4，第二电极25b恰可在弯折后贴附于所述第三凹陷部80c和第四凹陷部80d。在一实施例中，第一电极25a和第二电极25b的弯折方式适用于采用表面黏着技术(Surface-MountTechnology,SMT)的电感，但不以此为限。
如图6所示为本发明提供的一体成型的电感的一实施例的构造断面图。如图6所示，线型线圈20为一种直线型线圈；磁性体30的磁场分布情形如图6中的虚线所绘示，一般而言，电感组件的电感量和磁场的磁通量为正相关的关系。依据本发明在图6绘示的实施例构造，对于符合一规定尺寸的一体成型的电感，例如图3和图4采用长方体形磁性体30的一体成型的电感的规定尺寸为限定的长(L)*宽(W)*高(H)，磁性体30的磁通量和线型线圈20的宽度或线径的尺寸大小为反比的关系。在本发明的一实施例中，线型线圈20的宽度或是线径为60μm～70μm(微米)，通过前述第一凹陷部80a的第一底面F1、第二凹陷部80b的第二底面F2、第三凹陷部80c的第三底面F3，以及第四凹陷部80d的第四底面F4，所述第一电极25a的外侧表面251a以及第二电极25b的外侧表面251b将与磁性体30的外侧表面齐平，可以让一体成型电感在符合规定尺寸的条件下提高电感量。
如图9所示，本发明提供的另一种电感包括：一第一一体成型电感A1和一第二一体成型电感A2。第一微型一体成型电感A1和第二微型一体成型电感A2的结构可与前述图3～图5绘示的一体成型电感的结构相同。对于同时需要使用两个或以上的一体成型电感的电子产品而言，第一一体成型电感A1和第二一体成型电感A2使用的前述金属构件可以通过导线架22整在一起，通过前述的金属构件(例如前述实施例所述包括：线型线圈20、第一部分23a、第二部分23b、第一电极25a和第二电极25b的金属构件)，可以在单一热压缩过程中形成第一一体成型电感A1和第二一体成型电感A2的磁性体30。
在本发明的另一实施例中，前述第一一体成型电感A1和第二一体成型电感A2的电感量不同，不同的电感量可以通过多种不同的方式实现，例如：第一一体成型电感A1和第二一体成型电感A2采用截面积不同的线型线圈20，或是第一一体成型电感A1和第二一体成型电感A2采用不同的磁性粉末材料制作磁性体30。
如图10A～图10E为图3所示一体成型的电感的制造流程图。首先提供一金属材料50(如图10A所绘示)。接着，如图10B所示，进行一成型过程，在金属材料50形成一金属构件(如图10B所绘示)，所述金属构造包括一导线架22以及和导线架22一体成型的导线20，其中导线架22包含一第一部件22a和一第二部件22b，第二部件22b与第一部件22a间隔设置，所述导线20介于第一部件22a与第二部件22b之间，第一部件22a、第二部件22b和介于其间的导线20形成一连续的金属段26。其中用于制造金属构件的成型制作过程可以是冲压加工或蚀刻加工中的任一种。所述导线架22的第三部分24a和第四部分24b可作为电极。之后，如图10C所示，进行一体成型制作过程，在导线20的外侧包覆磁性材料形成一磁性体30，且第三部分24a和第四部分24b露出磁性体30的外侧用以制作所述电极(包括第一电极25a及第二电极25b)。在一实施例中，包含导线20及导线架22的金属构件一起被放入一模具的模穴中(图未示)，第三部分24a和第四部分24b露出模具外，再将磁性粉末材料填充于模穴内对磁性粉末材料施加一成型压力，以形成一包覆导线20及导线架22的磁性体30。以及，进行一裁切制作过程，以使第三部分24a和第四部分24b与导线架22分离用以制作所述电极(如图10D所绘示)。如图10E所示，在一实施例中，还包括：一弯折步骤，将露出磁性体30外侧的第三部分24a和第四部分24b弯折并贴附于磁性体30的两个相对侧的表面作用电极。藉此，导线架22的第一部分23a和第二部分23b可以分别地增强导线20与第一部件22a之间的机械强度，以及增强导线20与第二部件22b之间的机械强度，进而防止导线20与所述电极(包括第一电极25a及第二电极25b)衔接处因为弯折而断裂。
虽然本发明已通过上述实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定为准。
Claims (12)
1.一种具有多个电感的结构，其特征在于，包括：
一金属构件，该金属构件包含一第一导线、一第二导线以及一导线架，其中该第一导线、该第二导线以及该导线架为一体成型，其中与该导线架一体成型的该第一导线与该第二导线皆为金属裸线，该导线架包含一第一部件和一第二部件，该第二部件与该第一部件间隔设置，该导线介于该第一部件与该第二部件之间，该第一部件、该第二部件和该第一导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第一电感；以及该导线架进一步包含一第三部件和一第四部件，该第三部件与该第四部件间隔设置，该第二导线介于该第三部件与该第四部件之间，该第三部件、该第四部件和该第二导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第二电感；
一第一磁性体，该第一磁性体将该第一导线、该第一部件邻接该第一导线的一第一部分以及该第二部件邻接该第一导线的一第二部分封装于其中；以及
一第二磁性体，该第二磁性体将该第二导线、该第三部件邻接该第二导线的一第一部分以及该第四部件邻接该第二导线的一第二部分封装于其中；
其中，该第一磁性体与第二磁性体一体成型且相互连结，该第一部件与该第二部件分别由该第一磁性体的一相对的两侧面中的一侧面延伸至所述相互连结的该第一磁性体与第二磁性体的外部，该第三部件与该第四部件分别由该第二磁性体的一相对的两侧面中的一侧面延伸至所述相互连结的该第一磁性体与第二磁性体的外部。
2.根据权利要求1所述的具有多个电感的结构，其特征在于，该第一磁性体的材料与第二磁性体的材料不相同。
3.根据权利要求1所述的具有多个电感的结构，其特征在于，该导线架的该第一部件的该第一部分的宽度大于该第一导线的宽度，以增强该第一导线与该导线架的该第一部件之间的机械强度，该导线架的该第二部件的该第二部分的宽度大于该第一导线的宽度，以增强该第一导线与该导线架的该第二部件之间的机械强度。
4.根据权利要求3所述的具有多个电感的结构，其特征在于，该导线架的该第三部件的该第一部分的宽度大于该第二导线的宽度，以增强该第二导线与该导线架的该第三部件之间的机械强度，该导线架的该第四部件的该第二部分的宽度大于该第二导线的宽度，以增强该第二导线与该导线架的该第四部件之间的机械强度。
5.根据权利要求1所述的具有多个电感的结构，其特征在于，该第一电感的电感值与第二电感的电感值不相同。
6.根据权利要求1所述的具有多个电感的结构，其特征在于，该导线为直线型导线或弯曲形线圈。
7.一种制造多个电感的的方法，其特征在于，包括以下步骤：
一体成型一金属构件，该金属构件包含一第一导线、一第二导线以及一导线架，其中该第一导线、该第二导线以及该导线架为一体成型，其中与该导线架一体成型的该第一导线与该第二导线皆为金属裸线，该导线架包含一第一部件和一第二部件，该第二部件与该第一部件间隔设置，该导线介于该第一部件与该第二部件之间，该第一部件、该第二部件和该第一导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第一电感；以及该导线架进一步包含一第三部件和一第四部件，该第三部件与该第四部件间隔设置，该第二导线介于该第三部件与该第四部件之间，该第三部件、该第四部件和该第二导线形成一连续的单一本体金属段，用以形成第二电感；以及形成一第一磁性体与一第二磁性体，其中，该第一磁性体将该第一导线、该第一部件邻接该第一导线的一第一部分以及该第二部件邻接该第一导线的一第二部分封装于其中，且该第二磁性体将该第二导线、该第三部件邻接该第二导线的一第一部分以及该第四部件邻接该第二导线的一第二部分封装于其中，其中，该第一磁性体与第二磁性体一体成型且相互连结，该第一部件与该第二部件分别由该第一磁性体的一相对的两侧面中的一侧面延伸至所述相互连结的该第一磁性体与第二磁性体的外部，该第三部件与该第四部件分别由该第二磁性体的一相对的两侧面中的一侧面延伸至所述相互连结的该第一磁性体与第二磁性体的外部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该导线为直线型导线或弯曲形线圈。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该第一磁性体的材料与第二磁性体的材料不相同。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该导线架的该第一部件的该第一部分的宽度大于该第一导线的宽度，以增强该第一导线与该导线架的该第一部件之间的机械强度，该导线架的该第二部件的该第二部分的宽度大于该第一导线的宽度，以增强该第一导线与该导线架的该第二部件之间的机械强度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该导线架的该第三部件的该第一部分的宽度大于该第二导线的宽度，以增强该第二导线与该导线架的该第三部件之间的机械强度，该导线架的该第四部件的该第二部分的宽度大于该第二导线的宽度，以增强该第二导线与该导线架的该第四部件之间的机械强度。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该第一电感的电感值与第二电感的电感值不相同。
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