CN112216504A - 一种电感装置的制作方法及电感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电感装置的制作方法及电感装置，涉及基本电器元件技术领域。该电感装置的制作方法包括以下步骤：S1：用金属线制成弹簧状线圈，所述弹簧状线圈的相邻两层之间设置有间隔d；S2：将所述弹簧状线圈放入压模的型腔中，再向型腔中填入软磁合金粉末，而后压制成半成品；S3：将所述半成品在通入氧气情况下进行高温烧结，以使所述软磁合金粉末形成氧化膜；S4：加工烧结后的所述半成品，以使所述弹簧状线圈的两端分别露出。该电感装置的制作方法能够高压压制且能够高温烧结制作。

Description

一种电感装置的制作方法及电感装置
技术领域
本发明涉及基本电器元件技术领域，尤其涉及一种电感装置的制作方法及电感装置。
背景技术
目前传统的一体成型电感制作方法是：把预先绕制的漆包线圈与磁性材料一同填充入模具型腔中进行一体压制成型，然后低温(<260℃)烘烤使产品固化而成。由于此方法要保护漆包线的绝缘皮免受损伤，所以需要避免成型压力过大，否则漆包线圈会因压力过大而出现漆膜破损以致互相短路的问题，因而制约了产品的压制密度。同时低温的烘烤工艺并没有把材料的压制应力完全去除，残留的应力会影响其磁特性。而受到产品密度的限制与压制应力残留的影响，现行的一体电感的各项重要特性一直没有明显的提升，特别是电感量、饱和电流、电磁损耗等等。这也制约一体电感元件的发展原因，也未能满足电子电路对元件日渐提高的小型化、大功率、低损耗的要求。
针对上述问题，需要开发一种电感装置的制作方法及电感装置，以解决目前一体电感在制作时压制密度受限以及残余压制应力的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电感装置的制作方法及电感装置，能够解决压制密度受限以及残余压制应力的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电感装置的制作方法，包括以下步骤：
S1：用金属线制成弹簧状线圈，所述弹簧状线圈的相邻两层之间设置有间隔d；
S2：将所述弹簧状线圈放入压模的型腔中，再向型腔中填入软磁合金粉末，而后压制成半成品；
S3：将所述半成品在通入氧气情况下进行高温烧结，以使所述软磁合金粉末形成氧化膜；
S4：加工烧结后的所述半成品，以使所述弹簧状线圈的两端分别露出。
优选地，所述步骤还包括：
S5：涂覆两处导电银浆，并进行烘烤固化，两处所述导电银浆分别与所述弹簧状线圈的两端电连接。
优选地，所述步骤还包括：
S6：对两处所述导电银浆进行电镀处理，形成锡焊过渡层。
优选地，S1中的所述金属线为扁平结构，且所述金属线径向截面为矩形，所述矩形的长边垂直于所述弹簧状线圈的轴线，所述矩形的短边平行于所述弹簧状线圈的轴线，所述金属线的两端分别位于所述弹簧状线圈的相对两侧。
优选地，在步骤S1中，所述金属线的两端均沿自身轴线旋转90°，再向所述弹簧状线圈的轴线的方向旋转90°。
优选地，S2中的压制压强为20t/cm2～30t/cm2。
优选地，S2中的所述软磁合金粉末在放入压模的型腔之前需要先进行SiO2溶胶包覆处理。
优选地，S3中的所述高温烧结的温度为600℃～950℃，高温烧结时的保温时间的范围为30min～300min。
优选地，在步骤S3中，所述半成品在保护气氛下进行高温烧结，所述保护气氛为氮气、氩气或真空。
一种电感装置，所述电感装置是采用上述任一项所述的电感装置的制作方法制作的。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种电感装置的制作方法及电感装置。本发明中，弹簧状线圈相邻两层之间设置有间隔d，保证在提高压制压力的情况下线圈隔成依然是隔开的，从而可以通过增加压制压力来提高产品的密度。由于弹簧状线圈不存在绝缘皮，可利用高温对压制后的产品进行烧结，使软磁合金粉末的颗粒表面形成一层氧化膜，从而产生绝缘层，以及氧化膜层之间的粘连提高颗粒间的结合强度。同时高温能充分去除应力，使产品的磁性能得到充分提高。
附图说明
图1是本发明提供的弹簧状线圈的结构示意图；
图2是本发明提供的半成品的透视结构示意图；
图3是本发明提供的电感装置的结构示意图。
1、金属线；2、半成品；3、导电银浆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种电感装置的制作方法。如图1所示，该电感装置的制作方法首先用金属线1制成弹簧状线圈，弹簧状线圈的相邻两层之间设置有间隔d，然后将弹簧状线圈放入压模的型腔中，再向型腔中填入软磁合金粉末，而后压制成半成品2，将半成品2在通入氧气情况下进行高温烧结，以使软磁合金粉末形成氧化膜，加工烧结后的半成品2，以使弹簧状线圈的两端分别露出。
利用金属线1代替传统的漆包线制作成弹簧状线圈，使金属线1相邻两层之间设置有间隔d，可以保证在将弹簧状线圈放入压模的型腔中，填充入软磁合金粉末后高压压制的情况下，相邻两层也不会接触导致短路。而在高压的情况下压制而成的电感装置的磁体密度很大，以达到提高电感、降低损耗的效果。将高压压制成的半成品2在通入氧气的情况下进行高温烧结，使软磁合金粉末的颗粒表面形成一定的氧化膜，从而产生绝缘层，相当于传统的漆包线的绝缘皮，且氧化膜的的粘连也强化了软磁合金粉末的颗粒之间的结合强度。同时高温能充分去除压制过程中产生的内应力，使产品的磁性得到了充分提高。由于弹簧状线圈和软磁合金粉末是通过压制使其紧密结合的，所以其导热效应非常好，有利于实现快速散热。
可选地，压模包括型腔，下模滑动设置于型腔的下方并可插入型腔，上模设置于下模的上方且可插入型腔，并且和型腔与下模形成一个成型空间。
弹簧状线圈和软磁合金粉末一同放入成型空间中，通过上模与下模一起对向运动将其压实，待压制结束后，抽出上模后，下模把压制后的半成品2顶出型腔并取出。
其中，烧结后的半成品2通过研磨或激光切割的方法处理，把弹簧状线圈的两端露出半成品2的表面。
为保证压制过程中不破坏弹簧状线圈，需要将弹簧状线圈完全埋入软磁合金粉末中，使得弹簧状线圈的两端无法露出半成品2表面，故需要单独研磨或激光切割使其露出，便于连接电路。
进一步地，涂覆两处导电银浆3，并进行烘烤固化，两处导电银浆3分别与弹簧状线圈的两端电连接。
涂覆两处导电银浆3，与弹簧状线圈的两端电连接作为两个电极，使电极厚度小，导电性强，同样的特性下可降低电感装置的体积。
进一步地，对两处导电银浆3进行电镀处理，形成锡焊过渡层。
该电感装置是需要焊接到电路中进行使用的，而直接对导电银浆3进行焊接，焊接面积小，且焊接强度低，使用寿命很短。故需要在导电银浆3上电镀一层锡焊过渡层，使电极容易焊锡。
优选地，电镀锡焊过渡层时，首先在导电银浆3表面电镀一层铜，然后在铜的表面电镀一层镍，最后在镍的表面电镀一层锡。
电镀铜作为基底层，能增进电镀层的附着能力及抗蚀能力。电镀镍能够进一步提高抗蚀能力，同时也能增进耐磨能力。最后电镀锡能够增进焊接能力，提高该电感装置的使用寿命。
可选地，金属线1为扁平结构，且金属线1径向截面为矩形，矩形的长边垂直于弹簧状线圈的轴线，矩形的短边平行于弹簧状线圈的轴线，金属线1的两端分别位于弹簧状线圈的相对两侧。
选择扁平结构的金属线1制作弹簧状线圈，是为了在有限的空间内尽可能的增大金属线1的截面积，从而降低弹簧状线圈的电阻，进而增大该电感装置的电感。传统电感的线圈截面积是圆形，而圆形在堆叠过程中不可避免地存在间隙从而浪费空间，而截面是矩形的线圈能更好地填充间隙，使得除了相邻两侧之间除了间隔d之外没有浪费空间，从而增大了空间利用率，在有限的空间内增大了金属线1的截面积。
其中，金属线1支撑弹簧状线圈后，两端均沿自身轴线旋转90°，再向弹簧状线圈的轴线的方向旋转90°。
经此处理后的弹簧状线圈的两端不再以端面与导电银浆3接触，而是以表面较宽的一侧与导电银浆3进行接触，且接触的长度可根据需要调整，大大增加了接触面积，降低了接触电阻。
可选地，压模型腔中的压制压强为20t/cm2～30t/cm2。
由于该电感装置中的金属线1无绝缘皮，故可以将压制压强提高到20t/cm2～30t/cm2，例如20t/cm2、22t/cm2、24t/cm2、26t/cm2、28t/cm2、30t/cm2，具体压强可根据对该电感装置磁体密度的要求选择。
优选地，软磁合金粉末在放入压模的型腔之前需要先进行SiO2溶胶包覆处理。
在其烧结前先利用SiO2溶胶对软磁合金粉末进行的包覆处理，使软磁合金粉末的颗粒表面形成一层包覆层，保证高温烧结后软磁合金粉末的颗粒表面的SiO2固化，软磁合金粉末的颗粒均已被包覆，故该SiO2绝缘层的绝缘效果要远远优于仅靠氧化产生的绝缘层。
其中，对软磁合金粉末进行包覆处理时，把纳米SiO2溶胶按2％～5％wt的软磁合金粉末重量比添加，溶剂(乙醇、乙酸乙脂中的一种或多种)按20％～40％wt的软磁合金粉末重量比添加，然后与软磁合金粉末一同在搅拌罐中进搅拌使各材料分散均匀。待溶剂挥发后把材料进行干燥(100℃～120℃)处理，最后把干燥后的材料进行破碎分筛处理备用。
利用2％～5％wt的软磁合金粉末重量比的SiO2溶胶进行包覆处理，既能保证包覆的效果，又不会因为SiO2溶胶过多而使烧结后的绝缘层过厚影响磁性。
进一步地，高温烧结的温度为600℃～950℃，高温烧结时的保温时间的范围为30min～300min。
高温烧结能够使软磁合金粉末的颗粒表面生成一层氧化膜，既能起到绝缘作用，又能加强颗粒间的结合强度。而高温同时能充分去除内应力，使产品的磁性得到提高。在允许的范围内，烧结温度越高、时间越长效果越好，但是考虑到经济性和效率问题，根据实际需要，烧结温度为600℃～950℃，例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃；保温时间为30min～300min，例如30min、60min、90min、120min、150min、180min、210min、240min、270min、300min。
优选地，半成品2在保护气氛下进行高温烧结，保护气氛为氮气、氩气或真空。
将半成品2置于保护气氛下进行高温烧结，通过控制氧气氛浓度对软磁合金粉末的颗粒表面氧化膜的生成速度进行控制，进而控制氧化膜的厚度。
一种电感装置，该电感装置是采用上述电感装置的制作方法制作的。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电感装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用金属线(1)制成弹簧状线圈，所述弹簧状线圈的相邻两层之间设置有间隔d；
S2：将所述弹簧状线圈放入压模的型腔中，再向型腔中填入软磁合金粉末，而后压制成半成品(2)；
S3：将所述半成品(2)在通入氧气情况下进行高温烧结，以使所述软磁合金粉末形成氧化膜；
S4：加工烧结后的所述半成品(2)，以使所述弹簧状线圈的两端分别露出。
2.根据权利要求1所述的电感装置的制作方法，其特征在于，所述步骤还包括：
S5：涂覆两处导电银浆(3)，并进行烘烤固化，两处所述导电银浆(3)分别与所述弹簧状线圈的两端电连接。
3.根据权利要求2所述的电感装置的制作方法，其特征在于，所述步骤还包括：
S6：对两处所述导电银浆(3)进行电镀处理，形成锡焊过渡层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电感装置的制作方法，其特征在于，S1中的所述金属线(1)为扁平结构，且所述金属线(1)径向截面为矩形，所述矩形的长边垂直于所述弹簧状线圈的轴线，所述矩形的短边平行于所述弹簧状线圈的轴线，所述金属线(1)的两端分别位于所述弹簧状线圈的相对两侧。
5.根据权利要求4所述的电感装置的制作方法，其特征在于，在步骤S1中，所述金属线(1)的两端均沿自身轴线旋转90°，再向所述弹簧状线圈的轴线的方向旋转90°。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电感装置的制作方法，其特征在于，S2中的压制压强为20t/cm2～30t/cm2。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电感装置的制作方法，其特征在于，S2中的所述软磁合金粉末在放入压模的型腔之前需要先进行SiO2溶胶包覆处理。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的电感装置的制作方法，其特征在于，S3中的所述高温烧结的温度为600℃～950℃，高温烧结时的保温时间的范围为30min～300min。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的电感装置的制作方法，其特征在于，在步骤S3中，所述半成品(2)在保护气氛下进行高温烧结，所述保护气氛为氮气、氩气或真空。
10.一种电感装置，其特征在于，所述电感装置是采用权利要求1-9中任一项所述的电感装置的制作方法制作的。
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