CN114203428B - 一种可选磁芯配置电感器的制作方法及射出成型电感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可选磁芯配置电感器的制作方法及射出成型电感器，其包括S1、确定中心磁柱可选尺寸规格及所需电感器的感值范围；S2、对中心磁柱可选尺寸规格内匹配相应的可配线圈规格，并且对中心磁柱规格与可配线圈规格的每一种组合均提供四种线圈总成的配置：总成A、总成B、总成C和总成D；S3、将全部方案的预计感值与所需感值感值范围进行对比、筛选，并选用其中一种；S4、根据所选用的线圈总成配置类型制作线圈总成并且制作电感。本发明具有根据目标感值选用不同的中心磁柱配置方案，在不增加中心磁柱尺寸规格的情况下，使同一规格尺寸的电感器获得更多的感值选择，从而满足市场需求并且降低企业生产成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及半导体元件生产的技术领域，特别是涉及一种可选磁芯配置电感器的制作方法及射出成型电感器。
背景技术
电感器是能够把电能转化为磁能储存起来的元件，电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器等。电感器作为重要的电器元件，广泛应用于现代的机械电子行业当中。
公开号为CN112652476A的中国发明专利公开了一种磁性粉末射出成型电感器的制作方法及磁性粉末射出成型电感器，通过将磁性金属粉末与高分子材料混合形成磁性粉末材料，而后对材料进行加热，是高分子材料熔化，从而使材料整体形成具有流动性的磁性粉末浆料，再通过注射成型的方式分别制作电感器的中心磁柱和封装壳体。
在实际生产的过程中，电感器体积均需要符合一定的规定和标准，但是市场上对电感器感值的需求却多种多样。在电感器结构当中，影响感值的因素主要为线圈与中心磁柱的参数，而中心磁柱的尺寸受到电感器预定尺寸的限制，可选区间较小。同时不同尺寸的中心磁柱在生产过程中均需要单独制造模具，造成开模成本高，并且由于线圈通常需要适配中心磁柱的尺寸，当中心磁柱尺寸规格设置过多时，会大大的增加线圈的生产成本。由于以上几种条件的限制，实际生产过程里中心磁柱的可选种类少，进而导致电感器的可选感值规格少。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可选磁芯配置电感器的制作方法及射出成型电感器，通过根据目标感值选用不同的中心磁柱配置方案，在不增加中心磁柱尺寸规格的情况下，使同一规格尺寸的电感器获得更多的感值选择，从而满足市场需求并且降低企业生产成本。
为实现上述目的及其他相关目的，第一方面，本发明提供一种可选磁芯配置电感器的制作方法，采用如下方案。
一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于，包括：S1、确定中心磁柱可选尺寸规格及所需电感器的感值范围；S2、对所述中心磁柱可选尺寸规格内匹配相应的可配线圈规格，并且对所述中心磁柱规格与可配线圈规格的每一种组合均提供若干种线圈总成的配置，包括总成A、总成B、总成C和总成D中的一种或数种；所述总成A包括以磁性铁氧体为原料制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；所述总成B包括磁性粉末材料注射成型的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；所述总成C包括以铁基磁性粉末或镍基磁性粉末为原料制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；所述总成D包括与相应规格中心磁柱适配的电感线圈。
进一步的，在步骤S3中，预计感值根据选定的线圈总成配置方案计算得出，或者根据预制全部线圈总成配置方案的电感器样品，并进行有限次感值测量和统计得出。
进一步的，在步骤S3当中，当完成筛选预计感值在所需感值范围内的线圈总成配置后，对比筛选后的线圈总成配置并将造价最低的配置方案作为选用方案。
进一步的，在步骤S3当中，当预计感值没有落在所需感值范围内时，选择最接近所需感值范围的一种总成配置方案。
进一步的，在步骤S4当中，当选用的所述线圈总成配置类型属于总成A、总成B或总成C时，将导线缠绕在中心磁柱上制成电感线圈，从而制成线圈总成；当选用所述线圈总成配置类型属于总成D时，直接将导线加工成空心的电感线圈从而制成线圈总成。
进一步的，在步骤S4中，将制成的所述线圈总成放入注塑模具中，以磁性粉末材料为注塑原料进行注塑加工从而形成电感器的封装壳体。
进一步的，在步骤S1中，确定所述中心磁柱可选尺寸规格的方式为首先通过确定所需电感器的尺寸型号，再根据所述所需电感器的尺寸型号确定所述中心磁柱可选尺寸规格。
第二方面，本发明提供一种具有预制中柱的射出成型电感器，采用如下方案：
一种具有预制中柱的射出成型电感器，根据第一方面中所述的可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且所述线圈总成的配置类型为总成A或总成C。
第三方面，本发明提供一种无预制中柱的射出成型电感器，采用如下方案
一种无预制中柱的射出成型电感器，根据第一方面中所述的可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且所述线圈总成的配置类型为总成D。
如上所述，本发明至少具有以下有益效果：
1.多种线圈总成的配置类型与多种中心磁柱的尺寸规格自由组合能够产生更多种感值范围，一方面增加了同一尺寸型号电感器的感值种类，进而增加产品种类来满足更多市场需求，另一方定制非标电感器时，能够更加精确的制作出特定感值的电感器。
2.通过不同的线圈总成配置类型与中心磁柱的尺寸配合时，会出现重叠的感值范围，企业可以选用造价更低的方案来节约成本，也可以选择部件库存量多的方案来缩短生产周期，也可以将数种方案混合使用，实现共料备存、节省用料成本，从而增大生产效益。
附图说明
图1为本发明方法的整体流程简图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1，本实施例公开一种可选磁芯配置电感器的制作方法，包括以下步骤：
S1、确定中心磁柱可选尺寸规格及所需电感器的感值范围，在确定中心磁柱可选尺寸规格时，首先确定电感器的尺寸型号，再根据所需电感器的尺寸型号确定中心磁柱的尺寸规格；
S2、对中心磁柱可选尺寸规格内匹配相应的可配线圈规格，并且对中心磁柱规格与可配线圈规格的每一种组合均提供若干种线圈总成的配置，包括总成A、总成B、总成C和总成D中的一种或数种。
总成A包括磁性铁氧体制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈，磁性铁氧体在制作中心磁柱时可以采用压制成型制成、挤压成型制成、压制成型后脱脂或烧结制成、挤压成型后脱脂或烧结制成等制作方式中的任意一种。需要说明的是，本申请当中的铁氧体为包含任意种类氧化铁的材料，例如锰锌铁氧体(Fe2O3添加MnO、ZnO)、镍锌铁氧体(Fe2O3添加NiO、ZnO)或者锰镁锌铁氧体(Fe2O3添加MnO、MgO、ZnO)。
总成B包括磁性粉末材料注射成型的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈，磁性粉末材料为磁性金属粉末与高分子材料及其它材料混合形成的材料。总成B配置的中心磁柱可以通过磁性粉末材料加热注塑的方式制成，也可以通过磁性粉末材料挤压成型制成。磁性粉末材料中金属材料为Fe、Fe-50Ni、Fe-50Co-0.5V、Fe-3Si、Fe-3Si-6Cr、17-4PH、Fe-50Si-1V、Fe-Cr-Ni、Fe-3Si-6A，中的一种或多种材料的混合，高分子材料为POM、PA、PE、PPS、PBT、PP、PEEK、PEKK中的一种或者多种材料的混合。
总成C包括铁基或镍基磁性粉末制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；铁基或镍基磁性粉末为具有软磁性的镍基金属粉末或者镍基金属粉末与粘结剂、润滑剂和散热剂混合制成。铁基金属粉末及镍基金属粉末包括Fe、Fe-3Si、Fe-50Ni、Fe-50Si-1V、Fe-3Si-6Cr、Fe-3Si-6Al、Fe-Cr-Ni以及上述任意材料与非晶材料混合的材料，其中，Fe包含水雾化铁粉与羰基铁粉，非晶材料为任意一种带有磁性的非晶材料，例如铁铜铌硅硼或铁硅硼。粘结剂包括采用PA材质，润滑剂采用石蜡，散热剂选用石墨粉。制作中心磁柱的方法为压制后经过脱脂或烧结制成。
总成D包括与相应规格中心磁柱适配的电感线圈。
在步骤S2中，需要说明的是，对于“包括总成A、总成B、总成C和总成D中的一种或数种”中“数种”的理解应该是：在提供线圈总成配置方案的过程中，总成A、总成B、总成C或总成D均为一类线圈总成配置方案的统称，例如，根据其中心磁柱材料成分的不同可以形成不同的总成A配置方案，分别记为总成A1和总成A2，因此所提供出的配置方案可以是总成A1、总成A2、总成B、总成C、和总成D。
进一步需要说明的是，如果可选尺寸规格内中心磁柱存在两种规格，第一种规格的中心磁柱可以配置两种规格的线圈、第二种规格的中心磁柱可以配置三种规格的线圈，并且能够提供出的配置方案为总成A1、总成A2、总成B、总成C、和总成D，则最终方案的总数为(2+3)*5＝25种。
需要说明的是，在提供多种线圈总成配置方案后，也可以根据实际情况将其中一种或几种方案直接剔除，例如总成C的库存材料不足则将总成C的方案剔除，此时剩余方案总数的数量为(2+3)*4＝20种。除此之外，总成A1的原料价格大涨导致方案成本过高则将总成A1的方案剔除，此时方案总数的数量剩余(2+3)*3＝15种。根据上述步骤S2中，总成A、总成B和总成C的线圈总成配置方案中，中心磁柱材料材质及材料配比组合方式均有多种，而中心磁柱的材料材质及材料配比会对电感器的最终感值产生影响，从而在实际提供总成配置时，根据企业备料情况会产生更多种线圈总成方案，由于方案数量很多，难以穷举，故在本实施例中，仅做部分举例。
S3、将全部中心磁柱尺寸规格对应的全部线圈总成配置类型的预计感值与所需感值感值范围进行对比，其中预计感值根据选定的线圈总成配置计算得出，或者预制全部线圈总成配置方案的电感器样品，并进行有限次感值测量和统计得出，需要说明的是，这里预计感值的计算或者预制电感器样品进行测量和统计的工作可以是工作人员提前根据备料和可选材料情况进行全范围统计或计算获得的，也可以是前次生产时已经获得的记录数据。
得到预计感值后，筛选预计感值在所需感值范围内的配置类型并选用其中一种。在完成预计感值在所需感值范围内的线圈总成配置后，如果配置不唯一，则选用造价最低的配置方案来节约制造成本，或者选用线圈总成配置中线圈总成零部件库存最多的方案，缩短供货周期，或者根据实际的情况对配置方案进行混合使用，实现备存、节约成本并增大生产效益。
当预计感值没有落在所需感值范围内时，选择最接近所需感值范围的一种总成配置方案。
S4、根据所选用的线圈总成配置类型制作线圈总成并且制作电感。在制作电感的过程中，当选用的线圈总成配置类型属于总成A、总成B或总成C时，将导线缠绕在中心磁柱上制成电感线圈，从而制成线圈总成；制作好的线圈总成的表面需要涂布UV保护胶，而后通过紫外线固化装置对UV保护胶进行固化。完成线圈总成的配置及处理后，将制成的线圈总成放入注塑模具当中，以磁性粉末材料为原料进行注塑加工，磁性粉末材料填充入模具内，包覆线圈总成从而形成电感器的封装壳体。
当选用线圈总成配置类型属于总成D时，直接将导线加工成空心的电感线圈从而制成线圈总成，空心电感线圈的空心直径与所确定的中心磁柱预计尺寸适配。线圈总成配置结束后，将线圈总成放入模具内，以磁性粉末材料为原料进行注塑加工，磁性粉末材料填充入模具内，包覆线圈总成形成封装壳体的同时也填充入线圈的内部及，形成相当于中心磁柱的结构，相当于中心磁柱的结构与封装壳体一体形成，由于其结合程度更好、中心磁柱与线圈之间不会出现空隙、没有经过UV胶体涂布和处理形成的微弱磁屏蔽影响等原因的作用下，在线圈直径相同(即中心磁柱的预计尺寸相同)并且磁性粉末材料配比、材料材质均相同的情况下，使用总成D方案所制成的电感器的感值会高于使用B方案制成的电感器感值更高。
形成封装壳体磁性粉末材料和形成总成B中的中心磁柱的磁性粉末材料均为磁性金属粉末材料与高分子材料混合后加热，使高分子材料呈熔融状态，从而获得流动性的浆料。磁性粉末材料中金属材料为Fe、Fe-50Ni、Fe-50Co-0.5V、Fe-3Si、Fe-3Si-6Cr、17-4PH、Fe-50Si-1V、Fe-Cr-Ni、Fe-3Si-6A，中的一种或多种材料的混合，以及上述材料中任意一种与非晶材料的混合，Fe包含水雾化铁粉与羰基铁粉，非晶材料为带有磁性的非晶材料，例如铁铜铌硅硼；
高分子材料为POM、PA、PE、PPS、PBT、PP、PEEK、PEKK中的一种或者多种材料的混合。在选择总成B作为线圈总成方案并制成电感器时，注塑形成中心磁柱的磁性粉末材料与形成封装壳体的磁性粉末材料配比及成分可以不同。
上述方法的一个具体流程为：
根据步骤S1，根据客户需要选择1040型电感器(即电感器尺寸规格10mm*10mm*4mm)，并且定中心磁柱选用直径为4.0mm的一种方案。
根据步骤S2，与直径为4.0mm的中心磁柱匹配的线圈有三种，分别为：线径1.1mm圈数2.5，线径0.9mm圈数4.5，线径0.7圈数7.5。
在选择总成配置方案时，由于总成C方案的镍基磁性粉末压铸制成的中心磁柱库存量不足且造价较高，将此方案剔除，因此提供的总成方案包括总成A、总成B和总成D各一种。
在总成A方案中选择锰锌铁氧体作为中心磁柱材质。在制作中心磁柱的过程中采用压制后脱脂和烧结的制作方式。压制的材料配置为：97vol％的MnO-ZnO-Fe2O3粉末与3vol％的石蜡。
总成B的磁性粉末材料注射成型中心柱的材料材质和材料配比与电感器最终注塑加工所使用的磁性粉末材料相同，金属粉末部分材质均采用铁硅，材料配比为63vol％的Fe-3Si+37vol％粘结剂+0vol％散热剂，其中粘结剂的材料材质及配比为95wt％PA+5wt％石蜡。
根据步骤S3，为了减少实际生产与理论计算之间的误差，本实施例中对全部线圈总成配置的电感器制作多个样品，并对其感值进行有限次测量和统计，统计结果见表一、表二和表三。
表一
表二
表三
完成数据测量和统计后，将数据进行记录备用。
根据客户需求，最终确定所需感值范围为600-800nm，筛选之后，可选配置包括1.总成B、线圈线径0.7mm、圈数7.5T、中心磁柱直经4.0mm；2.总成D、线圈线径0.9mm、圈数4.5T、中心磁柱(注塑后形成)直径4.0mm，共两种。
考虑到需要感值尽可能靠近区间的中点，即700nH，并且为了保证产品质量，选用感值波动范围小的方案，最终选择上述的2.总成D、线圈线径0.9mm、圈数4.5T、中心磁柱(注塑后形成)直径4.0mm，这种方案。
根据步骤S4、通过绕线机预制线圈线径0.9、圈数4.5T、配合中心磁柱尺寸为4.0mm的电感线圈，然后将电感线圈置于注塑模具当中，通过磁性粉末材料一体注塑形成电感器的封装壳体及中心磁柱，完成电感的制作。
本实施例还公开一种具有预制中柱的射出成型电感器，根据上述一种可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且线圈总成的配置类型为总成A或总成C，即电感器的中心磁柱为预先制作的。
本实施例还公开一种无预制中柱的射出成型电感器，根据上述一种可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且线圈总成的配置类型为总成D，即电感器的中心磁柱与外壳是同时注塑形成的，无预先制作的中心磁柱。
本实施例的实施原理为：
多种线圈总成的配置类型与多种中心磁柱的尺寸规格自由组合能够产生更多种感值范围，一方面增加了同一尺寸型号电感器的感值种类，进而增加产品种类来满足更多市场需求，另一方定制非标电感器时，能够更加精确的制作出特定感值的电感器。
通过不同的线圈总成配置类型与中心磁柱的尺寸配合时，会出现重叠的感值范围，企业可以选用造价更低的方案来节约成本，也可以选择部件库存量多的方案来缩短生产周期，也可以将数种方案混合使用，实现共料备存、节省用料成本，从而增大生产效益。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于，包括：
S1、确定中心磁柱可选尺寸规格及所需电感器的感值范围；
S2、对所述中心磁柱可选尺寸规格内匹配相应的可配线圈规格，并且对所述中心磁柱规格与可配线圈规格的每一种组合均提供若干种线圈总成的配置，包括总成A、总成B、总成C和总成D中的一种或数种；
所述总成A包括以磁性铁氧体为原料制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；
所述总成B包括磁性粉末材料注射成型的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；
所述总成C包括以铁基磁性粉末或镍基磁性粉末为原料制成的中心磁柱以及与中心磁柱相适配的电感线圈；
所述总成D包括与相应规格中心磁柱适配的电感线圈；
S3、将全部中心磁柱尺寸规格对应的全部线圈总成配置类型的预计感值与所需感值感值范围进行对比，筛选预计感值在所需感值范围内的配置类型并选用其中一种；
S4、根据所选用的所述线圈总成配置类型制作线圈总成并且制作电感。
2.根据权利要求1所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S3中，预计感值根据选定的线圈总成配置方案计算得出，或者根据预制全部线圈总成配置方案的电感器样品，并进行有限次感值测量和统计得出。
3.根据权利要求1所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S3当中，当完成筛选预计感值在所需感值范围内的线圈总成配置后，对比筛选后的线圈总成配置并将造价最低的配置方案作为选用方案。
4.根据权利要求1所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S3当中，当预计感值没有落在所需感值范围内时，选择最接近所需感值范围的一种总成配置方案。
5.根据权利要求1所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S4当中，当选用的所述线圈总成配置类型属于所述总成A、总成B或总成C时，将导线缠绕在中心磁柱上制成电感线圈，从而制成线圈总成；
当选用所述线圈总成配置类型属于所述总成D时，直接将导线加工成空心的电感线圈从而制成线圈总成。
6.根据权利要求5所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S4中，将制成的所述线圈总成放入注塑模具中，以磁性粉末材料为注塑原料进行注塑加工从而形成电感器的封装壳体。
7.根据权利要求1所述的一种可选磁芯配置电感器的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，确定所述中心磁柱可选尺寸规格的方式为首先通过确定所需电感器的尺寸型号，再根据所述所需电感器的尺寸型号确定所述中心磁柱可选尺寸规格。
8.一种具有预制中柱的射出成型电感器，其特征在于：根据权利要求1-7中任意一项所述的可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且所述线圈总成的配置类型为所述总成A或总成C。
9.一种无预制中柱的射出成型电感器，其特征在于：根据权利要求1-7中任意一项所述的可选磁芯配置电感器的制作方法制成，并且所述线圈总成的配置类型为所述总成D。
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