CN114156058B - 一种绕线型一体成型耦合电感 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绕线型一体成型耦合电感，包括：封装磁体，分别设置在所述封装磁体内的第一线圈、第二线圈，分别设置在封装磁体表面的四个角上的第一电极、第二电极、第三电极、第四电极；所述第一线圈设置在第二线圈的外侧，所述第一线圈的两条引线分别与第一电极、第二电极连接，所述第二线圈的两条引线分别与第三电极、第四电极连接；所述第一线圈、第二线圈表面设置有聚砜树脂涂层；所述封装磁体为粉末状非晶材料、表面镀有硅层的铁粉与胶黏剂热压成型后再经过300℃‑500℃下退火制成。本发明通过优化的磁体材料、高耐温的铜线和退火工艺组合，实现低直流电阻、高效率、高电流的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电感技术领域，尤其涉及一种绕线型一体成型耦合电感。
背景技术
随着电子产品的普及和多功能化，而电池技术未取得实质性的突破，人们对于电池容量的需求越来越大，从而导致需要更多的安装面积，其中电源控制系统也要求向小型化，低损耗化发展，作为电源控制系统中的重要组成部分电感由于占用面积大，问题尤其突出。目前市面上现有功率感应器容量小，结构和加工工艺复杂，且效率低，会出现导致同样的电流需要安装更多的电感阻碍了产品小型化的发展趋势，且器件的增加导致功耗的上升，且材料的磁导率过低导致产品的直流电阻Rdc和交流电阻Rac上升导致功耗上升的问题。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种绕线型一体成型耦合电感，解决目前市面上现有功率感应器体积大，功耗高问题，通过2合1式的集成电感有效减小产品体积，有利于目前电子产品的小型化。
本发明的技术方案如下：提供一种绕线型一体成型耦合电感，包括：封装磁体，分别设置在所述封装磁体内的第一线圈、第二线圈，分别设置在封装磁体表面的四个角上的第一电极、第二电极、第三电极、第四电极；所述第一线圈设置在第二线圈的外侧，所述第一线圈的两条引线分别与第一电极、第二电极连接，所述第二线圈的两条引线分别与第三电极、第四电极连接，所述第一电极、第二电极对角设置，所述第三电极、第四电极对角设置；所述第一线圈、第二线圈表面设置有聚砜树脂涂层；所述封装磁体为粉末状非晶材料、表面镀有硅层的铁粉与胶黏剂热压成型后再经过300℃-500℃下退火制成。所述聚砜树脂涂层用于保护第一线圈和第二线圈，避免在热压过程中对第一线圈和第二线圈的破坏。优选的，所述第一线圈、第二线圈的材质优选金属铜。
聚砜树脂涂层用于在热压成型过程中保护第一线圈和第二线圈不被压坏，同时，聚砜树脂涂层在高温退火时有一定的强度不会使产品发生开裂变形。封装磁体中的纳米晶可以在较低的温度即Tg点消除压制应力提升性能，铁粉表面镀硅可以提升铁粉的耐温能力，防止在退火时发生性能劣化。退火可以消除热压成型带来的应力，同时使粉末状非晶材料从非晶态转变成纳米晶材料的纳米晶态。
进一步地，所述聚砜树脂涂层包含有增强纤维。所述增强纤维用于增强聚砜树脂涂层的强度，用于避免热压成型过程中对第一线圈、第二线圈的破坏。
进一步地，所述增强纤维为：碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种。
所述粉末状非晶材料为：FeSi纳米晶或FeNi纳米晶，优选的， FeSi非晶系列可以选用FeSiNbCu、FeSiCrB、FeSiBPCr，所述FeNi非晶系列可以选用FeNiBPCr、FeNiSiBPCo、FeNiCrBPCo，粒径为： 15-50um；所述铁粉为还原铁粉或羰基铁粉，所述铁粉的粒径为： 4-8um，所述硅层的厚度为： 5-20nm。
进一步地，所述第一线圈、第二线圈的表面包覆有二氧化硅层，所述二氧化硅层的厚度为100-200nm，所述二氧化硅层设置在聚砜树脂涂层的内。二氧化硅可以对线圈进行保护，同时加强绝缘效果，避免退火时树脂劣化导致铜线短路。
进一步地，所述聚砜树脂涂层的厚度为0.1mm-0.2mm。
进一步地，所述粉末状非晶材料：表面镀有硅层的铁粉的质量比为1:5-5:1；所述胶黏剂为热固性树脂与低温固化玻璃，其中，低温固化玻璃的体积分数为胶黏剂30vol%-50vol%，热压温度为150℃-200℃，成型单位压力500-700MPa。所述热固性树脂在热压成型过程中提供产品的粘结力，所述低温固化玻璃在退火后提供产品粘结力。所述热固性树脂优选不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的任意一种，所述低温固化玻璃为磷酸盐玻璃，优选三元磷酸系玻璃，如ZnO-B2O3-P2O5，ZnO-Sb2O3-P2O5，ZnO-CaO-P2O5。
进一步地，退火时间为0.5-8h。
进一步地，所述绕线型一体成型耦合电感，还包括：隔离所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极的隔离层。所述隔离层可以增强第一电极、第二电极、第三电极、第四电极之间的绝缘性。
进一步地，所述隔离层的材料为有机硅树脂，且第一电极、第二电极、第三电极、第四电极较隔离层高0.05mm-0.15mm。
采用上述方案，本发明提供一种绕线型一体成型耦合电感，具备了以下有益效果：通过优化的磁体材料、高耐温的铜线和退火工艺组合，实现低直流电阻、高效率、高电流的特点，耦合系数高，可达0.97，具备耦合电感通过双向磁化提高磁体的利用率，降低电路中所需的空间，且该金属感应器的产品效率比常规一体成型绕线的直流电阻和交流损耗更低，避免出现产品功耗过大的问题，同时该电感结构简单，通过铜线间绕组的方式降低了两个线圈间通过组合装配而导致的耦合系数低的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的另一视角的结构示意图；
图3为本发明的又一视角的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
请参阅图1-图3，本发明提供一种绕线型一体成型耦合电感，包括：封装磁体10，分别设置在所述封装磁体10内的第一线圈11、第二线圈12，分别设置在封装磁体10表面的四个角上的第一电极13、第二电极14、第三电极15、第四电极16；所述第一线圈11设置在第二线圈12的外侧，所述第一线圈11的两条引线分别与第一电极13、第二电极14连接，所述第二线圈12的两条引线分别与第三电极15、第四电极16连接，所述第一电极13、第二电极14对角设置，所述第三电极15、第四电极16对角设置；所述第一线圈11、第二线圈12表面设置有聚砜树脂涂层17；所述封装磁体10为粉末状非晶材料、表面镀有硅层的铁粉与胶黏剂热压成型后再经过300℃-500℃下退火制成。所述聚砜树脂涂层17用于保护第一线圈11和第二线圈12，避免在热压过程中对第一线圈11和第二线圈12的破坏。
聚砜树脂涂层17用于在热压成型过程中保护第一线圈和第二线圈不被压坏，同时，聚砜树脂涂层17在高温退火时有一定的强度不会使产品发生开裂变形。封装磁体100中的纳米晶可以在较低的温度即Tg点消除压制应力提升性能，铁粉表面镀硅可以提升铁粉的耐温能力，防止在退火时发生性能劣化。退火可以消除热压成型带来的应力，同时使粉末状非晶材料从非晶态转变成纳米晶材料的纳米晶态。
在本实施例中，所述聚砜树脂涂层17包含有增强纤维。所述增强纤维用于增强聚砜树脂涂层17的强度，用于避免热压成型过程中对第一线圈11、第二线圈12的破坏。
在本实施例中，所述增强纤维为：碳纤维。
在本实施例中，所述粉末状非晶材料为：FeSi非晶系列， FeSi纳米晶选用FeSiNbCu，粒径为：15-50um；所述铁粉为还原铁粉，所述铁粉的粒径为：4-8um，所述硅层的厚度为： 5-20nm。
在本实施例中，所述第一线圈、11第二线圈12的表面包覆有二氧化硅层，所述二氧化硅层的厚度为100-200nm，所述二氧化硅层设置在聚砜树脂涂层17的内。二氧化硅可以对线圈进行保护，同时加强绝缘效果，避免退火时树脂劣化导致铜线短路。
在本实施例中，所述聚砜树脂涂层17的厚度为0.1mm-0.2mm。
在本实施例中，所述粉末状非晶材料：表面镀有硅层的铁粉的质量比为1:5-5:1；所述胶黏剂为热固性树脂与低温固化玻璃，其中，低温固化玻璃的体积分数为胶黏剂30vol%-50vol%，热压温度为150℃-200℃，成型单位压力500-700MPa。所述热固性树脂在热压成型过程中提供产品的粘结力，所述低温固化玻璃在退火后提供产品粘结力。在本实施例中，所述热固性树脂为环氧树脂，所述低温固化玻璃为三元磷酸系玻璃 ZnO-CaO-P2O5。在本实施例中，退火时间为0.5-8h。
在本实施例中，所述绕线型一体成型耦合电感，还包括：隔离所述第一电极13、第二电极14、第三电极15、第四电极16的隔离层18。所述隔离层18可以增强第一电极13、第二电极14、第三电极15、第四电极16之间的 绝缘性。
在本实施例中，所述隔离层18的材料为有机硅树脂，且第一电极13、第二电极14、第三电极15、第四电极16较隔离层18高0.05mm-0.15mm。
将本实施例分别制成0806、0603封装尺寸的电感，对制成的0806电感、0603电感进行测试，测试结果如表1。
表1
电子产品主流的应用产品尺寸为0806电感、0603电感，为缩小电感在电路中的贴装面积，通过缩小尺寸产品的工艺难度太高且成本上升剧烈，而通过简单的叠加产品的Rdc和Rac会因耦合系数和漏磁的原因偏高。本实施例制成的0806电感、0603电感的Rdc和Rac小，能够满足电子产品的应用需求。
采用上述方案，本发明提供一种绕线型一体成型耦合电感，具备了以下有益效果：通过优化的磁体材料、高耐温的铜线和退火工艺组合，实现低直流电阻、高效率、高电流的特点，耦合系数高，可达0.97，具备耦合电感通过双向磁化提高磁体的利用率，降低电路中所需的空间，且该金属感应器的产品效率比常规一体成型绕线的直流电阻和交流损耗更低，避免出现产品功耗过大的问题，同时该电感结构简单，通过铜线间绕组的方式降低了两个线圈间通过组合装配而导致的耦合系数低的问题。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，包括：封装磁体，分别设置在所述封装磁体内的第一线圈、第二线圈，分别设置在封装磁体表面的四个角上的第一电极、第二电极、第三电极、第四电极；所述第一线圈设置在第二线圈的外侧，所述第一线圈的两条引线分别与第一电极、第二电极连接，所述第二线圈的两条引线分别与第三电极、第四电极连接，所述第一电极、第二电极对角设置，所述第三电极、第四电极对角设置；所述第一线圈、第二线圈表面设置有聚砜树脂涂层；所述封装磁体为粉末状非晶材料、表面镀有硅层的铁粉与胶黏剂热压成型后再经过300℃-500℃下退火制成；所述第一线圈、第二线圈的表面包覆有二氧化硅层，所述二氧化硅层的厚度为100-200nm，所述二氧化硅层设置在聚砜树脂涂层的内侧。
2.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述聚砜树脂涂层包含有增强纤维。
3.根据权利要求2所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述增强纤维为：碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述粉末状非晶材料为：FeSi非晶系列或FeNi非晶系列，粒径为：15-50um；所述铁粉为还原铁粉或羰基铁粉，所述铁粉的粒径为：4-8um，所述硅层的厚度为：5-20nm。
5.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述聚砜树脂涂层的厚度为0.1mm-0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述粉末状非晶材料：表面镀有硅层的铁粉的质量比为1:5-5:1；所述胶黏剂为热固性树脂与低温固化玻璃，其中，低温固化玻璃的体积分数为胶黏剂30vol%-50vol%，热压温度为：150℃-200℃，成型单位压力500-700MPa。
7.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，退火时间为0.5-8h。
8.根据权利要求1所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，还包括：隔离所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极的隔离层。
9.根据权利要求8所述的一种绕线型一体成型耦合电感，其特征在于，所述隔离层的材料为有机硅树脂，且第一电极、第二电极、第三电极、第四电极较隔离层高0.05mm-0.15mm。
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2021
- 2021-12-31 CN CN202111674335.8A patent/CN114156058B/zh active Active
Patent Citations (5)
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