CN112489972A - 一种电感及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电感及其制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；(2)对步骤(1)所述半成品进行热压成型，成型后切割成半成品毛坯；(3)对步骤(2)所述半成品毛坯进行热处理并制备功能层，得到所述电感。本发明提供的电感制备方法操作简单，流程短，能够实现多颗电感一次成型，特别适合小尺寸产品的生产，显著提升生产效率。本发明提供的电感制备方法解决了电感生产过程中小尺寸产品生产成本过高且良品率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于电感领域，涉及一种电感及其制备方法。
背景技术
当今随着电子科技快速发展，特别是民用消费类的全面普及，对电感器件的小型化、大电流、超薄、高性能等方面要求越来越高，而小型化、超薄、高性能等要求就对设备精度，投资成本会增大，特别是现有人工成本较以前有大幅度增加，因此，如何提高生产效率、节约成本是当务之急。电感根据其加工工艺不同大致分三类：低温共烧叠层电感、绕线电感、模压成型电感。低温共烧叠层电感是通过网版印刷的方式把导体线圈印在磁性体内部，然后通过烧结而成，此工艺因使用的磁芯材料为铁氧体，其饱和特性差、容易饱和，对高特性的要求的领域往往无法满足。绕线电感，是在磁芯上绕制线圈，此工艺对尺寸精度要求高，小尺寸的产品往往很难实现，即使可行也会面临良品率低、成本大等问题。而模压电感又会面临线圈定位不足，线圈偏移、变形等问题。
CN202183292U公开了一种改进型一体成型电感器，电感器包括线圈、磁性实心体和两个电极脚，线圈镶嵌在磁性实心体内，电极脚一端为第一端部，另一端为第二端部，两个电极脚的第一端部分别嵌装在磁性实心体内，两个电极脚分别与线圈的两端焊接在一起。
但是该方案采用线圈点焊后模压工艺，而点焊工艺需要线圈与端子定位精准，小尺寸的线圈和端子定位精度要求高，对点焊设备要求高，设备投资会很大；另外因线圈在本体中没有定位，模压时线圈很容易发生偏移变形，对产品特性及品质有很大影响。
CN108648901A公开了一种电子元件以及一种电感的制造方法，所述电子元件包括：一本体；一导电元件，设于该本体中，其中该导电元件的一端子的至少一部分露出该本体的外侧；一金属箔片，该金属箔片的底面具有一黏着材料，该金属箔片通过该黏着材料黏着于该本体并且覆盖该导电元件的该端子的一第一部分，其中该导电元件的该端子的一第二部分未被该金属箔片及该黏着材料覆盖；以及一第一金属层，覆着于该金属箔片并且覆盖该导电元件的该端子的一第二部分，其中该第一金属层电性连接于该导电元件的该端子的该第二部分，用于电性连接一外部电路。
但是该方案虽采用绕线工艺制程，线圈先绕制在T-core上，热压时因有T-core的保护，线圈变形会小，但因为线圈需先绕制在T-core上，而绕线需要很大的张力(一定的张力下线圈才能达到设计需求的尺寸规格)，张力大就需要T-core有很高的强度(T-core上需进行绕线)与尺寸精度(精度差线圈会超出本体)，特别是随产品尺寸变小，对设备精度及粉料特性(如球型度、流动性等)的要求会更高，不适合更小尺寸电感的生产(目前市面上也仅能生产2012尺寸规格品，其它更小尺寸都因为投入成本、良率等无法批量生产)。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电感及其制备方法。本发明提供的电感制备方法可实现多颗电感一次成型，解决了电感生产过程中小尺寸产品生产成本过高且良品率低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种电感的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；
(2)对步骤(1)所述半成品进行热压成型，成型后切割成半成品毛坯；
(3)对步骤(2)所述半成品毛坯进行热处理并制备功能层，得到所述电感。
本发明提供的制备方法中，因为上基板上的凸台和下基板上的凹槽均可以大量存在，而每一个由线圈、下基板凹槽和上基板凸台组成的组合结构均能在经过上述制备过程后形成一个电感，即切割操作将每个电感分离为独立部分，因此本发明提供的电感制备方法可以实现多颗电感一次成型，解决了电感生产过程中小尺寸产品生产成本过高且良品率低的问题，显著提高了生产效率。
步骤(3)对毛坯进行热处理的目的在于使胶水完全固化，消除产品内部应力及提高产品强度。
采用本发明提供的制备方法，用20吨压机一次可以实现成型1608尺寸150颗。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述上基板的凸台数和下基板的凹槽数均为N个，N＞2，例如N为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22、25、30、35、40、45或50等。通过增加N的值，可以实现更多电感的一次成型。
优选地，步骤(1)所述上基板的凸台形状与下基板的凹槽形状和位置相互配合。即，凸台与凹槽形状上是一致或接近的，以保证相互配合。
优选地，步骤(1)所述下基板的凹槽的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述上基板的凸台的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述导体线圈的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述上基板和下基板的制备方法包括：对基板混合原料进行压制，压制后进行烘烤，得到基板。
作为本发明优选的技术方案，所述基板混合原料的制备方法包括：将非晶粉与合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料，再筛分所述造粒料，进行烘干，得到所述基板混合原料。
优选地，所述筛分的筛网目数为40-300目。
作为本发明优选的技术方案，所述压制形成凹槽或凸台。
优选地，所述烘烤的温度为100-200℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。
优选地，所述烘烤的时间为5-120min，例如5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min等。
作为被发明优选的技术方案，步骤(2)中，将所述半成品置于模腔中进行所述热压成型。
优选地，所述热压成型的温度为100-200℃，例如100℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。本发明中，如果热压成型的温度过高，会导致度过高，产品易粘粘模具；如果热压成型的温度过低，会导致产品容易开裂。
优选地，所述热压成型的时间为0-5min且不包括0min，例如1min、2min、3min、4min或5min等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述热处理的温度为100-250℃，例如100℃、150℃、200℃或250℃等。本发明中，如果步骤(3)热处理的温度过高，会导致圈漆包层会发生老化，影响线圈绝缘性；如果步骤(3)热处理的温度过低，会导致胶水不能完全固化影响产品品质或固化时间太长影响稼动。
优选地，步骤(3)所述热处理的时间为0.5-10h，例如0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述制备功能层包括制备导电层和制备绝缘层。本发明中，所述导电层在导体的露出面制备，所述绝缘层在没有制备导电层的面制备，每个电感分离为独立部分。
优选地，所述制备导电层的方法包括涂覆、滚喷、镭射或电镀中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述制备绝缘层的方法包括喷涂。
作为本发明所述制备方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；所述上基板的凸台数和下基板的凹槽数均为N个，N＞2，且所述上基板的凸台形状与下基板的凹槽形状和位置相互配合；
所述上基板和下基板的制备方法包括：对基板混合原料进行压制，压制后进行100-200℃烘烤5-120min，得到基板；
所述基板混合原料的制备方法包括：将非晶粉与合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料，再用目数为40-300目的筛网筛分所述造粒料，进行烘干，得到所述基板混合原料；
(2)将步骤(1)所述半成品置于模腔中，在100-200℃下进行热压成型，成型后切割成半成品毛坯；
(3)对步骤(2)所述半成品毛坯进行100-250℃热处理0.5-10h并在切割后形成的两端面涂覆导电层，涂覆后烘烤，再进行喷涂绝缘层处理，得到所述电感。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的制备方法得到的电感。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的电感制备方法操作简单，流程短，能够实现多颗电感一次成型，特别适合小尺寸产品的生产，显著提升生产效率。本发明提供的电感制备方法解决了电感生产过程中小尺寸产品生产成本过高且良品率低的问题。
附图说明
图1为实施例1中的下基板示意图；
图2为实施例1中的导线线圈示意图；
图3为实施例1中的上基板示意图；
图4为实施例1中由下基板凹槽、上基板凸台和导线线圈组成的组合体的示意图；
图5为实施例1中热压成型后的块状毛坯示意图；
图6为实施例1中切割后形成的单颗半成品毛坯示意图；
图7为实施例1中得到的电感成品示意图；
其中，1-上基板凸台，2-导体线圈，3-下基板凹槽，4-切割产品毛坯，5-切割道废料，6-切割后露出的线圈端点，7-成品电极。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例，下述各实施例和对比例制备的均为1608尺寸电感，各实施例和对比例使用的压制装置均为20吨压机：
实施例1
本实施例按照如下方法制备电感：
(1)将非晶粉与铁硅铝合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料(非晶粉、合金粉的质量比为1:1，以非晶粉和合金粉的总质量为100％计，环氧树脂胶水的质量分数为3％)，再用目数为200目的筛网筛分所述造粒料，50℃烘干2h，得到所述基板混合原料；对基板混合原料进行一次压制，分别压制出上、下两基板(上基板带有25个圆型凸台，下基板上带有25个圆型凹槽，上基板凸台和下基板凹槽的位置相互配合)，压制后在Reflow炉进行150℃烘烤60min，得到上基板和下基板；
(2)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；
(3)将步骤(2)所述半成品置于模腔中，在150℃下进行热压成型(二次压制)3min，成型后冷却，进行分割处理，得到半成品毛坯；
(4)对步骤(3)所述半成品毛坯进行200℃热处理5h并在切割后形成的两端面涂覆导电层(只涂覆有导体露出面)，涂覆后烘烤，再喷涂绝缘层(电极面除外)，得到所述电感。
图1为本实施例步骤(1)制备的下基板的示意图。
图2为本实施例使用的导线线圈的示意图。
图3为本实施例步骤(1)制备的上基板的示意图。
图4为本实施例步骤(2)中由下基板凹槽3、上基板凸台1和导线线圈2组成的组合体的示意图，可以看出上基板凸台1和下基板凹槽3师相互配合的。
图5为本实施例中热压成型后的块状毛坯的示意图，其中示出了切割产品毛坯4和切割道废料5。
图6为本实施例中的切割后形成的单颗半成品毛坯示意图，图中标记了切割后露出的线圈端点6。
图7为本实施例中得到的电感成品示意图，即图中的成品电极7。
实施例2
本实施例按照如下方法制备电感：
(1)将非晶粉与铁硅合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料(非晶粉、合金粉的质量比为8:2，以非晶粉和合金粉的总质量为100％计，环氧树脂胶水的质量分数为1％)，再用目数为40目的筛网筛分所述造粒料，50℃烘干2h，得到所述基板混合原料；对基板混合原料进行一次压制，分别压制出上、下两基板(上基板带有20个椭圆型凸台，下基板上带有20个椭圆型凹槽，上基板凸台和下基板凹槽的位置相互配合)，压制后在Reflow炉进行100℃烘烤120min，得到上基板和下基板；
(2)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；
(3)将步骤(2)所述半成品置于模腔中，在100℃下进行热压成型(二次压制)5min，成型后冷却，进行分割处理，得到半成品毛坯；
(4)对步骤(3)所述半成品毛坯进行100℃热处理10h并在切割后形成的两端面涂覆导电层(只涂覆有导体露出面)，涂覆后烘烤，再喷涂绝缘层(电极面除外)，得到所述电感。
实施例3
本实施例按照如下方法制备电感：
(1)将非晶粉与铁硅铬合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料(非晶粉、合金粉的质量比为2:8，以非晶粉和合金粉的总质量为100％计，环氧树脂胶水的质量分数为5％)，再用目数为300目的筛网筛分所述造粒料，50℃烘干2h，得到所述基板混合原料；对基板混合原料进行一次压制，分别压制出上、下两基板(上基板带有30个方型凸台，下基板上带有30个方型凹槽，上基板凸台和下基板凹槽的位置相互配合)，压制后在Reflow炉进行200℃烘烤5min，得到上基板和下基板；
(2)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；
(3)将步骤(2)所述半成品置于模腔中，在200℃下进行热压成型(二次压制)2min，成型后冷却，进行分割处理，得到半成品毛坯；
(4)对步骤(3)所述半成品毛坯进行250℃热处理0.5h并在切割后形成的两端面涂覆导电层(只涂覆有导体露出面)，涂覆后烘烤，再喷涂绝缘层(电极面除外)，得到所述电感。
实施例4
本实施例的电感制备方法与实施例1的区别在于：本实施例步骤(3)的热压成型温度为80℃。
实施例5
本实施例的电感制备方法与实施例1的区别在于：本实施例步骤(3)的热压成型温度为220℃。
对比例1
本对比例采用如CN202183292U的实施例所记载的电感制备方法，即：
(1)制作电极脚：在薄板金属料带上冲压成型出两个电极脚，两电极脚的第二端部连接在料带上，两电极脚的第一端部横向正对并保持电气间隙，同时于两电极脚的第一端部冲压成型出两侧的限位臂及中间的定位缺槽；
(2)组装线圈：首先将限位臂一端与线圈的线圈引脚压接相连，然后涂覆锡膏；
(3)过烘烤炉：将步骤(2)中组装有线圈的料带送入烘烤炉中进行加热，使锡膏熔化而将线圈接头与电极脚焊接连接；
(4)压粉成型磁性实心体：通过成型模具在上述的线圈外压粉成型(即压制)出磁性实心体，使磁性实心体包覆住线圈和两电极脚的第一端部；
(5)切电极脚：在料带上切断料带与电极脚第二端部的连接，分离出单体的电感器元件；
(6)折弯电极脚；将单体的电感器元件的电极脚的第二端部折弯，使第二端部紧贴于磁性实心体表面上，即成电感成品。
测试方法
良品率测试：取各实施例和对比例制备的电感1000个评价其是否为良品(良品标准为：1.产品外观：10倍显微镜下无缺角、破皮、暗裂等不良；2.产品特性：标准量测机台下感值、DCR、饱和等满足规格要求)，确定其良品个数占评价样品个数的比例。
一次成型个数：各实施例和对比例中的压制装置均使用20吨压机，制备的电感尺寸均为1608，记录压制一次可以成型的电感个数。
测试结果如下表所示：
表1
综合上述结果可知，实施例1-3提供的电感制备方法操作简单，流程短，能够实现多颗电感一次成型，特别适合小尺寸产品的生产，显著提升生产效率。本发明提供的电感制备方法解决了电感生产过程中小尺寸产品生产成本过高且良品率低的问题。
实施例4因为热压成型温度偏低，导致产品发生开裂不良。
实施例5因为热压成型温度偏高，导致产品粘粘模具，外观不良。
对比例1因为使用的是与本发明不同的电感制备方法，即对比例1使用的是线圈点焊后模压工艺，工艺需要线圈与端子定位精准，小尺寸的线圈和端子定位精度要求高，对点焊设备要求高，设备投资会很大；另外因线圈在本体中没有定位，模压时线圈很容易发生偏移变形，对产品特性及品质有很大影响。因此，对比例1的生产效率和良品率均不及实施例的结果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电感的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；
(2)对步骤(1)所述半成品进行热压成型，成型后切割成半成品毛坯；
(3)对步骤(2)所述半成品毛坯进行热处理并制备功能层，得到所述电感。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述上基板的凸台数和下基板的凹槽数均为N个，N＞2；
优选地，步骤(1)所述上基板的凸台形状与下基板的凹槽形状和位置相互配合；
优选地，步骤(1)所述下基板的凹槽的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述上基板的凸台的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述导体线圈的形状包括圆型、椭圆型、方型或跑道型中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述上基板和下基板的制备方法包括：对基板混合原料进行压制，压制后进行烘烤，得到基板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基板混合原料的制备方法包括：将非晶粉与合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料，再筛分所述造粒料，进行烘干，得到所述基板混合原料；
优选地，所述筛分的筛网目数为40-300目。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述压制形成凹槽或凸台；
优选地，所述烘烤的温度为100-200℃；
优选地，所述烘烤的时间为5-120min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述半成品置于模腔中进行所述热压成型；
优选地，所述热压成型的温度为100-200℃；
优选地，所述热压成型的时间为0-5min且不包括0min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理的温度为100-250℃；
优选地，步骤(3)所述热处理的时间为0.5-10h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述制备功能层包括制备导电层和制备绝缘层；
优选地，所述制备导电层的方法包括涂覆、滚喷、镭射或电镀中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述制备绝缘层的方法包括喷涂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将导体线圈置于下基板的凹槽中，并将上基板与所述下基板组合在一起，得到半成品，所述上基板包含凸台，所述半成品中上基板的凸台均插入到下基板的凹槽中；所述上基板的凸台数和下基板的凹槽数均为N个，N＞2，且所述上基板的凸台形状与下基板的凹槽形状和位置相互配合；
所述上基板和下基板的制备方法包括：对基板混合原料进行压制，压制后进行100-200℃烘烤5-120min，得到基板；
所述基板混合原料的制备方法包括：将非晶粉与合金粉混合，添加环氧树脂胶水进行包覆造粒得到造粒料，再用目数为40-300目的筛网筛分所述造粒料，进行烘干，得到所述基板混合原料；
(2)将步骤(1)所述半成品置于模腔中，在100-200℃下进行热压成型，成型后切割成半成品毛坯；
(3)对步骤(2)所述半成品毛坯进行100-250℃热处理0.5-10h并在切割后形成的两端面涂覆导电层，涂覆后烘烤，再进行喷涂绝缘层处理，得到所述电感。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的电感。
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