CN113963928B - 一种功率电感及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功率电感及其制备方法，所述制备方法通过浆料配制、浆料流延、绕制线圈、线圈排布、浆料浇注、温水压制、固化处理、贴合UV胶膜以及切割等工艺步骤，可简单高效地制备得到小尺寸功率电感，尤其适用于超薄型电感，避免了采用干压一体成型技术导致铜线受损出现短路、断路等现象，同时解决了单一盒体浇注易破损的问题，有利于工业化应用。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种功率电感及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展，对电子产品性能和可靠性的要求也越发严格，电感作为电子电路三大被动元件之一，在电路中起到滤波、振荡、过滤噪音、稳定电流及抑制电磁波干扰等，当今时代技术日新月异，电感使用的电流和频率的要求越来越高，传统的干压一体成型电感所需的成型压强较大，容易导致电感内部线圈产生较大的形变，或是铜线表面的绝缘漆破坏，压制过程中导致开路、短路现象发生；这一现象在2.0×2.0mm及以下小型功率电感生产中十分常见，这是由于该类电感的线圈所采用的铜线很细，铜线外围的绝缘漆较薄。此外，干压成型工艺对成型设备和模具要求较高，受压机吨位和模具设计所致，限制了产品的生产效率，电感的生产成本也居高不下。另外，当高度为0.6mm及以下的超薄型电感，采用传统的干压一体成型工艺制作困难。因此，降低功率电感的制作难度与生产成本具有重要的意义。
CN213752214U公开了一种浇注电感，该浇注电感包括由磁性粉末压制成型的盒体、导体线圈和盒体内浇注有磁性浆料构成；该实用新型的电感通过浇注成型，无须对线圈进行压合，避免线圈的变形，又能可以有效避免漏磁。但是该实用新型采用先用磁粉压制成型盒体，再在盒体内分别设置线圈并进行浇注的方式，工序复杂繁琐，生产效率低下。当生产微小型电感时，盒体壁较薄，组装过程中极容易破损，不适合大规模量产。
CN107731452A公开了一种浇注电感，其中浇注电感由软磁粉末复合材料、线圈、灌封盒组成，线圈居中置于灌封盒中，软磁粉末复合材料、线圈以及灌封盒整体浇注成型，软磁粉末复合材料由软磁粉末和钝化剂、绝缘剂、粘接剂、稀释溶剂制备而成，其中软磁粉末为铁硅铝粉末、铁硅粉末、铁粉、非晶纳米晶粉末、铁氧体粉末的一种或几种的组合物；同时还公开了该浇注电感的制备方法，但该方法同样存在上述问题。
综上所述，提供一种可快速高效制备小尺寸功率电感的方法，避免由于成型压强过大导致铜线受损出现短路、断路等技术问题具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种功率电感及其制备方法，所述制备方法采用整体浇注再切割的工艺可大批量制备小尺寸(2mm及以下尺寸)功率电感，尤其适用于制备超薄型(1.6mm及以下)电感，避免了采用干压一体成型技术导致的开路、短路现象的发生，且极大地提高了生产效率，有利于工业化应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种功率电感的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)线圈排布：将空心线圈等间距粘贴在热敏胶膜上；
(2)浆料浇注：在所述热敏胶膜上方安装浇注模具，并注入磁性浆料进行干燥，得到的浇注体与所述浇注模具形成第一结构体，并将所述第一结构体与所述热敏胶膜分离；
(3)温水压制与固化处理：将流延磁片粘贴到所述第一结构体剥离热敏胶的一侧，然后将第一结构体依次进行温水压制和固化处理；
(4)将所述浇注体与浇注模具分离，得到的设置有流延磁片的浇注体为第二结构体，对所述第二结构体进行切割，得到电感单元；
(5)由所述电感单元制备得到功率电感。
本发明中，所述制备方法针对模压一体成型工艺的不足，采用整体浇注再切割的技术，解决了单个元件生产时由于盒体壁较薄易导致破损的问题，尤其适用于制备超薄型电感；此外，本发明通过采用温水压制+固化处理技术有效降低了成型所需压力，而且施压更加均匀，解决了现有技术中所需成型压强大、成型设备要求高以及由于成型压强过大导致铜线受损出现短路、断路等技术问题，所述制备方法极大地提高了生产效率，适用于批量生产。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地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)所述空心线圈采用铜线绕制得到。
优选地，步骤(1)所述空心线圈的结构为上下两层，且每层的匝数不少于1匝，例如1匝、2.5匝、3匝、4匝、4.5匝、5匝或5.5匝等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；绕制所用的铜线两端别位于不同层级且向外引出，形成引出端。
优选地，所述引出端垂直于引出面且呈对侧设置。
优选地，所述引出端的引出长度为0.02～0.2mm，例如0.02mm、0.04mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.14mm、0.18mm或0.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述铜线包括绝缘漆包覆的铜芯线。
优选地，所述绝缘漆的厚度为2～8μm，例如2μm、4μm、6μm或8μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述铜线的截面呈长方形。
优选地，所述铜线的厚度为0.03～0.08mm，例如0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm或0.08mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述铜线的宽度为0.1～0.25mm，例如0.1mm、0.15mm、0.2mm或0.25mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述铜线的宽厚比为2～4，例如2、3或4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，控制宽厚比可在兼顾电感尺寸的前提下，降低线圈的铜损。铜线厚度越薄在有限的空间内绕制匝数越多，从而可有效提高电感感值；而铜线宽度适当增加，可以提高铜线的横截面积，降低铜损，从而有效提高电感的效率。
作为本发明优选的技术方案，将步骤(1)粘贴有线圈的热敏胶膜安装于固定设备上。
优选地，所述固定设备包括卡盘和底座。
优选地，步骤(1)所述热敏胶膜胶面朝上，固定于卡盘之上。
优选地，所述卡盘的材质包括不锈钢。
优选地，所述卡盘的厚度为0.2～0.5mm，例如0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述卡盘的呈方形，且四角处独立地设置有卡盘定位孔。
优选地，所述卡盘固定于底座之上。
优选地，所述底座呈方形，且四角处独立地设置有定位销。
本发明中，卡盘的定位孔与底座的定位销完全适配，从而实现固定。
优选地，所述底座的表面设置有横纵垂直交错的网格线。
本发明中，线圈的等间距排列通过底座的网格线实现。网格线的交点在排布线圈时可作为排布机的“标记”点，使线圈可按要求等间距排布。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述浇注模具呈方形，且四角处独立地设置有模具定位孔。
本发明中，模具的定位孔同样与底座的定位销适配，浇注模具安装后其底部会与热敏胶膜黏连。
模具的深度可根据待制备的功率电感厚度和浆料收缩率计算得到。
优选地，步骤(2)所述磁性浆料的制备方法包括：将Fe-Si-Al粉末和非晶粉末混合，得到复合软磁合金粉末；然后将复合软磁合金粉末、环氧树脂、有机溶剂以及固化剂混合，得到磁性浆料。
优选地，所述Fe-Si-Al粉末和非晶粉末在进行混合前先独立地进行包覆处理。
本发明中，包覆处理的步骤包括：低温退火、磷化处理、烘干、过筛等常规操作即可。
优选地，所述Fe-Si-Al粉末的粒径为20～30μm，例如20μm、22μm、24μm、26μm、28μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述非晶粉末包括Fe-Si-B-Cr粉末。
优选地，所述非晶粉末的粒径为4～8μm，例如4μm、5μm、6μm、7μm或8μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述Fe-Si-Al粉末和所述非晶粉末的质量比为(7～9):(3～1)，例如7:3、8:2或9:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述磁性浆料的原料按重量份计，包括：
复合软磁合金粉末 1000份
环氧树脂 25～40份，例如25份、27份、30份、33份、37份或40份等；
有机溶剂 75～100份，例如75份、80份、85份、90份、95份或100份等；
固化剂 6～10份，例如6份、7份、8份、9份或10份等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，磁性浆料的原料配比对功率电感的性能具有一定的影响。环氧树脂、有机溶剂、固化剂含量过多会导致电感的感值偏低，达不到使用要求；若环氧树脂、有机溶剂、固化剂含量过少，则会导致流延磁片的强度较差，易断裂。
优选地，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。
优选地，所述环氧树脂的环氧当量为180～190g/eq，例如180g/eq、182g/eq、184g/eq、186g/eq、188g/eq或190g/eq等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述环氧树脂常温下的粘度为11000～13000mpa·s，例如11000mpa·s、11500mpa·s、12000mpa·s、12500mpa·s或13000mpa·s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、正丙醇、异丙醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：正丙醇和异丙醇的组合，正丙醇和乙醇的组合，乙酸乙酯和乙醇的组合等，优选为乙酸乙酯和正丙醇的组合。
本发明中，选择乙酸乙酯和正丙醇的组合时，二者按质量比1:1混合。
优选地，所述固化剂包括乙二胺、二亚乙基三胺、二乙基甲苯二胺或双氰胺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乙二胺和二亚乙基三胺的组合，二乙基甲苯二胺和双氰胺的组合等，优选为二乙基甲苯二胺。
优选地，所述磁性浆料的混合方式包括球磨。
优选地，所述球磨的介质包括锆球。
优选地，所述锆球包括直径为15～20mm的锆球和直径为5～10mm的锆球。
本发明中，两种不同直径的锆球质量比为1:1，总计重量为2000～3000份。
本发明中，磁性浆料更具体的混合过程包括：先将上述锆球、复合软磁合金粉末、以及有机溶剂加入到球磨机内进行混合1～2h，再加入环氧树脂进行球磨6～12h，然后添加固化剂继续球磨0.5～2h后便可出料；进入下一个工序前需要进行真空脱泡、测试浆料粘度。球磨机的转速根据球磨罐的筒径进行计算并控制适度，本发明中球磨的目的是混合均匀即可。
优选地，所述磁性浆料的粘度为10000～15000mpa·s，例如10000mpa·s、11000mpa·s、12000mpa·s、13000mpa·s、14000mpa·s或15000mpa·s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述干燥的温度为60～100℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述干燥的时间为3～6h，例如3h、4h、5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，步骤(2)进行低温干燥的目的一方面是让溶剂充分挥发，另一方面是让环氧树脂发生部分固化反应。待浆料干燥后，将第一结构体、卡盘、底座三者分离，然后在110℃～135℃的条件下将卡盘及热敏胶与第一结构体分离。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述流延磁片的具体制备方法包括：将磁性浆料通过流延机涂敷在所述基膜之上，然后进行干燥，干燥后的磁性浆料与所述基膜分离，形成流延磁片。
本发明中，制备流延磁片更加具体的操作包括：将配制好的磁性浆料注入到料桶内，再往密封的料桶接入干燥的高压氮气，氮气气压控制在0.5±0.1MPa，所述料桶内的浆料在高压氮气压力下注入流延机料槽中，通过液面控制器对进料阀门实施开和关，保证料槽内浆料液位面控制在40±2mm范围。所述料槽内浆料经流延设置适当间距的刮刀后，均匀地涂覆在基膜上。
流延前根据预计磁片的厚度除以浆料的收缩率，即可计算得到流延刮刀与PET基膜的间距，再通过调节刮刀与基膜间距来控制磁片的厚度。
优选地，所述基膜包括PET基膜。
优选地，所述干燥的方式包括烘干。
优选地，所述烘干的温度为30～120℃，例如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述流延磁片的厚度为0.05～0.5mm，例如0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述第一结构体进行所述温水压制之前先进行真空密封。
优选地，步骤(3)所述温水压制的温度为70-90℃，例如70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述温水压制的压力为20～40MPa，例如20MPa、22MPa、24MPa、26MPa、28MPa、30MPa、35MPa或40MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述温水压制的时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述固化处理的温度为140～220℃，例如140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃或220℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述固化处理的时间为2～4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)进行所述分离之前先在浇注体表面打印出切割线。
优选地，所述切割线的规格尺寸与底座表面的网格线相同。
优选地，进行所述切割之前，对第二结构体设置有流延磁片的一侧粘贴UV胶膜。
本发明中，切割后的电感单元要保证两端的引出端露出电感单元两侧的表面。
作为本发明优选的技术方案，步骤(5)的具体操作包括：对电感单元的表面进行涂层包覆，然后装配外电极，得到功率电感。
本发明中，涂层包覆以及装配外电极均为本领域的常规操作，这里不再赘述。外电极的制备工艺与普通的电感工艺相同。
第二方面，本发明提供了一种采用第一方面所述的制备方法制备得到的功率电感。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述制备方法针对模压一体成型工艺的不足，采用整体浇注再切割的技术，解决了单个元件生产时由于盒体壁较薄易导致破损的问题，尤其适用于制备超薄型电感；此外，本发明通过采用温水压制+固化处理技术有效降低了成型所需压力，而且施压更加均匀，解决了现有技术中所需成型压强大、成型设备要求高以及由于成型压强过大导致铜线受损出现短路、断路等技术问题，所述制备方法极大地提高了生产效率，适用于批量生产；此外制备得到的功率电感电感值L为1±20％μH，直流电阻值Rdc不超过160mΩ，甚至可达60mΩ以下。
附图说明
图1是本发明提供的卡盘的结构示意图。
图2是本发明提供的底座的结构示意图。
图3是本发明提供的浇注模具的结构示意图。
图4是本发明实施例1提供的空心线圈的结构示意图。
图5是本发明实施例1提供的热敏胶膜与卡盘贴合的结构示意图。
图6是本发明实施例1提供的热敏胶膜、卡盘和底座组装的结构示意图。
图7是本发明实施例1提供的空心线圈、热敏胶膜、卡盘、底座和浇注模具装配后的结构示意图。
图8是本发明实施例1提供的电感单元的结构示意图。
图9是本发明实施例1提供的功率电感的结构示意图。
其中，1-卡盘，11-卡盘定位孔，2-底座，21-底定位销，22-网格线，3-浇注模具，31-模具定位孔，4-空心线圈，41-引出端，5-热敏胶膜，6-浇注体，7-电感单元，8-功率电感，9-外电极。
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。
以下各实施例和对比例所用的工具设备如下：
①固定设备，包括卡盘1和底座2；
所述卡盘1呈方形，材质为不锈钢，厚度为0.4mm，四角处独立地设置有卡盘定位孔11；所述卡盘1的结构示意图如图1所示。
所述底座2呈方形，四角处独立地设置有定位销，且底座2的表面设置有横纵垂直交错的网格线22，所述底座2的结构示意图如图2所示。
②浇注模具3
所述浇注模具3呈方形，四角处独立地设置有模具定位孔31；所述浇注模具3的结构示意图如图3所示。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种功率电感及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
准备磁性浆料：将平均粒径为25.6μm的Fe-Si-Al粉末和平均粒径为7.26μm的Fe-Si-B-Cr非晶粉末进行包覆处理后，按质量比7:3进行混合均匀，得到复合软磁合金粉末；
将复合软磁合金粉末按重量比1000份计，双酚F型环氧树脂为30份，乙酸乙酯和正丙醇(质量比为1:1)为80份、二乙基甲苯二胺为7.5份制备成磁性浆料。其中加入直径为15mm和5mm的锆球，总重量计为2000份，两种不同直径锆球的质量比1:1。
所述磁性浆料的混合过程为，先将锆球、复合软磁合金粉末、乙酸乙酯和正丙醇加入到球磨机内进行混合2h，再加入双酚F型环氧树脂进行球磨8h，然后添加二乙基甲苯二胺继续球磨0.5h后便可出料；出料后进行真空脱泡处理并测试浆料粘度，粘度为：12754mpa·s。球磨机的转速为120r/min。
准备流延磁片：将所述磁性浆料注入到料桶内，再往密封的料桶接入干燥的高压氮气，氮气气压控制在0.5MPa，通过液面控制器对进料阀门实施开和关，保证料槽内浆料液位面控制在40±2mm范围。所述料槽内浆料经流延设置适当间距的刮刀后，均匀地涂覆在PET基膜上，在途经流延机的烘道内进行烘干处理，烘道温度设置为30℃、50℃、90℃、60℃四个温区。PET基膜上的磁性浆料在烘道的高温条件下溶剂逐渐挥发完全，所述磁性浆料成型为流延磁片。所得流延磁片的制备厚度为0.21mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为30.4。
准备空心线圈4：采用绕线机将铜线绕制成空心线圈4，所述空心线圈4为两层，每层的匝数为4.25匝，绕制所用的铜线两端别位于不同层级且向外引出，形成引出端41；每条引出端41的长度为0.12mm。所述铜线为绝缘漆包覆的铜芯线，截面为长方形，绝缘漆的厚度为3μm，铜线厚度为0.07mm，宽度为0.20mm，宽/厚比为2.86。所述空心线圈4的结构示意图如图4所示；
(1)线圈排布：将热敏胶膜5胶面朝上，背面通过双面胶固定在卡盘1上方，所述的卡盘1固定于底座2之上，所述空心线圈4(16个)通过排布机等间距粘贴在热敏胶膜5上；所述热敏胶膜5与卡盘1贴合的结构示意图如图5所示，所述热敏胶膜5、卡盘1和底座2组装的结构示意图如图6所示；
(2)浆料浇注：在热敏胶膜5上方放置内腔深度为0.64mm的浇注模具3，所述浇注模具3通过底座定位销21固定，浇注模具3的底部与热敏胶膜5黏连。所述空心线圈4、热敏胶膜5、卡盘1、底座2和浇注模具3装配后的结构示意图如图7所示。
向浇注模具3内注入所述磁性浆料，注满后刮平，放置到烘箱内静止烘干，烘箱温度设置为80℃，放置4小时。待磁性浆料干燥后，得到的浇注体6与所述浇注模具3形成第一结构体，并115℃的条件下将所述第一结构体与所述热敏胶膜5分离。
(3)温水压制+固化处理：将流延磁片粘贴到第一结构体剥离热敏胶的一侧，并将其进行真空密封，然后放入等静压机内进行温水压制，压强设定为30MPa，温度设定为80℃，压制时间为40min；温水等静压制后进行热固化，固化温度为180℃，固化时间为4h。
(4)将固化后的第一结构体重新装配到底座2上，在浇注体6表面打印与底座2表面的网格线22规格尺寸相同的切割线；
打印完成后将浇注体6与浇注模具3分离，得到的设置有流延磁片的浇注体6为第二结构体，对第二结构体设置有流延磁片的一侧粘贴UV胶膜，然后进行切割，得到电感单元7(确保空心线圈4的引出端41露出电感单元7的两侧表面)。所述电感单元7的结构示意图如图8所示。
(5)对所述电感单元7的表面进行涂层包覆，然后装配外电极9，得到功率电感8，所述功率电感8的结构示意图如图9所示。
实施例2：
本实施例提供了一种功率电感及其制备制备方法，所述制备方法参照实施例1中的制备方法，区别在于：
准备磁性浆料：将平均粒径为28.8μm的Fe-Si-Al粉末和平均粒径为7.64μm的Fe-Si-B-Cr非晶粉末进行包覆处理后，按质量比9:1进行混合均匀，得到复合软磁合金粉末；将复合软磁合金粉末按重量比1000份计，双酚A型环氧树脂为30份，乙酸乙酯和正丙醇(质量比为1:1)为80份、二乙基甲苯二胺为7.5份制备成磁性浆料。所得磁性浆料进行真空脱泡处理后测试浆料粘度，粘度为：13242mpa·s。
准备流延磁片：所得流延磁片的制备厚度为0.145mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为33.2。
准备空心线圈4：每条引出端41的长度为0.04mm；所述铜线的厚度为0.07mm，宽度为0.18mm，宽/厚比为2.57。
(2)浆料浇注：浇注模具3的内腔深度为0.7mm。烘箱温度设置为60℃，放置6小时。待磁性浆料干燥后，在125℃的条件下将第一结构体与热敏胶膜5分离。
(3)温水压制+固化处理：固化温度为200℃，固化时间为3h。
实施例3：
本实施例提供了一种功率电感及其制备制备方法，所述制备方法参照实施例1中的制备方法，区别在于：
准备磁性浆料：将平均粒径为26.4μm的Fe-Si-Al粉末和平均粒径为7.06μm的Fe-Si-B-Cr非晶粉末进行包覆处理后，按质量比8:2进行混合均匀，得到复合软磁合金粉末；将复合软磁合金粉末按重量比1000份计，双酚F型环氧树脂为35份，乙酸乙酯和正丙醇(质量比为1:1)为90份、二乙基甲苯二胺为8.75份制备成磁性浆料。所得磁性浆料进行真空脱泡处理后测试浆料粘度，粘度为：13624mpa·s。
准备流延磁片：所得流延磁片的制备厚度为0.225mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为31.8。
准备空心线圈4：每层的匝数为3.75匝；每条引出端41的长度为0.06mm；所述铜线的厚度为0.06mm，宽度为0.18mm，宽/厚比为3。
(2)浆料浇注：浇注模具3的内腔深度为0.62mm。烘箱温度设置为90℃，放置3.5小时。待磁性浆料干燥后，在125℃的条件下将第一结构体与热敏胶膜5分离。
(3)温水压制+固化处理：固化温度为220℃，固化时间为2h。
实施例4：
本实施例提供了一种功率电感及其制备制备方法，所述制备方法参照实施例3中的制备方法，区别在于：
准备流延磁片：所得流延磁片的制备厚度为0.170mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为32.1。
准备空心线圈4：每层的匝数为5.5匝；每条引出端41的长度为0.05mm；所述铜线的厚度为0.05mm，宽度为0.12mm，宽/厚比为2.4。
(2)浆料浇注：浇注模具3的内腔深度为0.68mm。烘箱温度设置为95℃，放置3小时。待磁性浆料干燥后，在120℃的条件下将第一结构体与热敏胶膜5分离。
(3)温水压制+固化处理：固化温度为200℃，固化时间为4h。
实施例5：
本实施例提供了一种功率电感及其制备制备方法，所述制备方法参照实施例1中的制备方法，区别在于：
准备磁性浆料：将复合软磁合金粉末按重量比1000份计，双酚F型环氧树脂为45份，乙酸乙酯和正丙醇(质量比为1:1)为110份、二乙基甲苯二胺为11.25份制备成磁性浆料。所得磁性浆料进行真空脱泡处理后测试浆料粘度，粘度为：10813mpa·s。
准备流延磁片：所得流延磁片的制备厚度为0.215mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为21.8。
实施例6：
本实施例提供了一种功率电感及其制备制备方法，所述制备方法参照实施例2中的制备方法，区别在于：
准备磁性浆料：将复合软磁合金粉末按重量比1000份计，双酚A型环氧树脂为20份，乙酸乙酯和正丙醇(质量比为1:1)为70份、二乙基甲苯二胺为5份制备成磁性浆料。所得磁性浆料进行真空脱泡处理后测试浆料粘度，粘度为：12631mpa·s。
准备流延磁片：所得流延磁片的制备厚度为0.148mm，测试流延磁片在频率为1MHz条件下磁导率μ为36.3。烘干后流延磁片与PET基膜剥离时，磁片强度很差，极易断裂，导致无法进行收卷。
本对比例提供了一种功率电感的制备方法，所述制备方法参照实施例1中国的制备方法，区别仅在于：不准备流延磁片，即不将流延磁片与第一结构体贴合。
分别采用实施例1-4和对比例1中制备方法制备100个批次的功率电感，测定其尺寸，电感性能L以及直流电阻值Rdc，结果如表1所示。
表1
本发明采用整体浇注再切割的技术，高效快速的生产出小尺寸功率电感，电感性能L最高可达1μH，直流电阻值最高不超过160mΩ，符合使用要求。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的产品和详细方法，但本发明并不局限于上述产品和详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述产品和详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、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 (54)
1.一种功率电感的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)线圈排布：将空心线圈等间距粘贴在热敏胶膜上；
(2)浆料浇注：在所述热敏胶膜上方安装浇注模具，并注入磁性浆料进行干燥，得到的浇注体与所述浇注模具形成第一结构体，并将所述第一结构体与所述热敏胶膜分离；
(3)温水压制与固化处理：将流延磁片粘贴到所述第一结构体剥离热敏胶的一侧，然后将第一结构体依次进行温水压制和固化处理；
所述温水压制的温度为70-90℃；
所述温水压制的压力为20～40MPa；
(4)将所述浇注体与浇注模具分离，得到的设置有流延磁片的浇注体为第二结构体，对所述第二结构体进行切割，得到电感单元；
(5)由所述电感单元制备得到功率电感。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述空心线圈采用铜线绕制得到。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述空心线圈的结构为上下两层，且每层的匝数不少于1匝；绕制所用的铜线的两端分别位于不同层级且向外引出，形成引出端。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引出端垂直于引出面且呈对侧设置。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引出端的引出长度为0.02～0.2mm。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铜线包括绝缘漆包覆的铜芯线。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘漆的厚度为2～8μm。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铜线的截面呈长方形。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铜线的厚度为0.03～0.08mm。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述铜线的宽度为0.1～0.25mm。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述铜线的宽厚比为2～4。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将步骤(1)粘贴有线圈的热敏胶膜安装于固定设备上。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述固定设备包括卡盘和底座。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述热敏胶膜胶面朝上，固定于卡盘之上。
15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述卡盘的材质包括不锈钢。
16.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述卡盘的厚度为0.2～0.5mm。
17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述卡盘的呈方形，且四角处独立地设置有卡盘定位孔。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述卡盘固定于底座之上。
19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述底座呈方形，且四角处独立地设置有定位销。
20.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述底座的表面设置有横纵垂直交错的网格线。
21.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述浇注模具呈方形，且四角处独立地设置有模具定位孔。
22.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述磁性浆料的制备方法包括：将Fe-Si-Al粉末和非晶粉末混合，得到复合软磁合金粉末；然后将复合软磁合金粉末、环氧树脂、有机溶剂以及固化剂混合，得到磁性浆料。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述Fe-Si-Al粉末和非晶粉末在进行混合前先独立地进行包覆处理。
24.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述Fe-Si-Al粉末的粒径为20～30μm。
25.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述非晶粉末包括Fe-Si-B-Cr粉末。
26.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述非晶粉末的粒径为4～8μm。
27.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述Fe-Si-Al粉末和所述非晶粉末的质量比为(7～9):(1～3)。
28.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述磁性浆料的原料按重量份计，包括：
29.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。
30.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为180～190g/eq。
31.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂常温下的粘度为11000～13000mpa·s。
32.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、正丙醇、异丙醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合。
33.根据权利要求32所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙酸乙酯和正丙醇的组合。
34.根据权利要求28所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂包括乙二胺、二亚乙基三胺、二乙基甲苯二胺或双氰胺中的任意一种或至少两种的组合，优选为二乙基甲苯二胺。
35.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述磁性浆料的混合方式包括球磨。
36.根据权利要求35所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的介质包括锆球。
37.根据权利要求36所述的制备方法，其特征在于，所述锆球包括直径为15～20mm的锆球和直径为5～10mm的锆球。
38.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，所述磁性浆料的粘度为10000～15000mpa·s。
39.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥的温度为60～100℃。
40.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥的时间为3～6h。
41.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述流延磁片的具体制备方法包括：将磁性浆料通过流延机涂敷在基膜之上，然后进行干燥，干燥后的磁性浆料与所述基膜分离，形成流延磁片。
42.根据权利要求41所述的制备方法，其特征在于，所述基膜包括PET基膜。
43.根据权利要求41所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的方式包括烘干。
44.根据权利要求43所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为30～120℃。
45.根据权利要求41所述的制备方法，其特征在于，所述流延磁片的厚度为0.05～0.5mm。
46.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述第一结构体进行所述温水压制之前先进行真空密封。
47.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述温水压制的时间为30～60min。
48.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述固化处理的温度为140～220℃。
49.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述固化处理的时间为2～4h。
50.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)进行所述分离之前先在浇注体表面打印出切割线。
51.根据权利要求50所述的制备方法，其特征在于，所述切割线的规格尺寸与底座表面的网格线相同。
52.根据权利要求50所述的制备方法，其特征在于，进行所述切割之前，对第二结构体设置有流延磁片的一侧粘贴UV胶膜。
53.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)的具体操作包括：对电感单元的表面进行涂层包覆，然后装配外电极，得到功率电感。
54.一种功率电感，其特征在于，所述功率电感采用权利要求1-53任一项所述的制备方法制备得到。
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Denomination of invention: A power inductor and its preparation method Granted publication date: 20221125 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC MAGNETICS Co.,Ltd. Registration number: Y2024330000729 |