CN114551075A - 一种电感制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电感制作方法,包括:S1、在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物;S2、将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,所述磁粉为硬磁材料或软磁材料;S3、将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感,在保证绝缘效果的同时提高了电感的耐温等级,从125~180℃提升到300℃以上,且提高了电感的能量密度,进而提高了磁导率,与现有技术的一体成型电感相比,进一步缩小电感的体积,从而在保证小尺寸的同时,提高了电感的耐温等级和能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及电感技术领域,尤其涉及一种电感制作方法。
背景技术
一体成型电感在电子行业中被广泛应用,随着电子产品的不断小型化,也对电感的体积提出了更高的要求。另外,汽车、航空航天等领域对电子元器件的耐温等级也提出更高的要求。目前一体成型电感的成型工艺分为冷压和热压,其原理为在模具内将线圈和磁粉压合封装到一起形成一个整体,成型过程中模具保持室温为冷压,成型过程中将模具加热则为热压(温度一般在70~200℃)。随后再在一定温度下固化(150~180℃),最终形成具有一定强度的一体式电感。由于现有技术采用的磁粉为软磁复合材料,即软磁粉和树脂的混合物,铜线的绝缘层亦为树脂类材料,所以整个材料体系无法承受高温,耐温等级只有180℃左右,且磁粉的相对磁导率较低,一般在22~36左右,导致电感的能量密度很低,感值无法做高,如果要提高感值,往往需要增加电感的体积。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种电感制作方法,能够在保证小尺寸的同时,提高电感的耐温等级和能量密度。
为了解决上述技术问题,本发明采用的一种技术方案为:
一种电感制作方法,包括:
S1、在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物;
S2、将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,所述磁粉为硬磁材料或软磁材料;
S3、将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感。
本发明的有益效果在于:在铜线的表面涂覆第一绝缘层和第二绝缘层,并对涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,将固化后的铜线绕制形成线圈,并将线圈放入磁粉中,将线圈与磁粉压制成型,得到磁体,并对磁体进行烧结固化,形成电感,不再像现有技术中,将树脂材料作为绝缘层,将软磁复合材料作为磁粉,而是通过将陶瓷粉末与树脂的混合物作为第一绝缘层,在保证绝缘效果的同时提高了电感的耐温等级,从125~180℃提升到300℃以上,采用纯硬磁材料作为磁粉或纯软磁材料作为磁粉,通过高压成型及高温烧结工艺,提高了磁粉密度,以此提高了电感的能量密度,与现有技术的一体成型电感相比,可以进一步缩小电感的体积,从而在保证小尺寸的同时,提高了电感的耐温等级和能量密度。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电感制作方法的步骤流程图;
图2为本发明实施例的一种电感制作方法的铜线成品的部分横截面结构示意图;
图3为本发明实施例的一种电感制作方法的电感的结构示意图;
标号说明:
1、线圈;2、引脚;3、铜线;4、第一绝缘层;5、第二绝缘层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1,本发明实施例提供了一种电感制作方法,包括:
S1、在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物;
S2、将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,所述磁粉为硬磁材料或软磁材料;
S3、将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:在铜线的表面涂覆第一绝缘层和第二绝缘层,并对涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,将固化后的铜线绕制形成线圈,并将线圈放入磁粉中,将线圈与磁粉压制成型,得到磁体,并对磁体进行烧结固化,形成电感,不再像现有技术中,将树脂材料作为绝缘层,将软磁复合材料作为磁粉,而是通过将陶瓷粉末与树脂的混合物作为第一绝缘层,在保证绝缘效果的同时提高了电感的耐温等级,从125~180℃提升到300℃以上,采用纯硬磁材料作为磁粉或纯软磁材料作为磁粉,通过高压成型及高温烧结工艺,提高了磁粉密度,以此提高了电感的能量密度,与现有技术的一体成型电感相比,可以进一步缩小电感的体积,从而在保证小尺寸的同时,提高了电感的耐温等级和能量密度。
进一步地,所述陶瓷粉末的质量分数为95%~98%。
由上述描述可知,陶瓷粉末的质量分数为95%~98%,能够在保证第一绝缘层绝缘效果的同时,尽可能提高第一绝缘层的耐温等级。
进一步地,所述陶瓷粉末的平均粒径为100~200nm。
由上述描述可知,陶瓷粉末的平均粒径为100~200nm,有利于后续烧结致密化。
进一步地,所述S1中在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品包括:
在铜线的表面均匀涂覆厚度为2~5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在60~100℃下对所述涂覆后的铜线固化15~20分钟,得到固化后的铜线;
在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为1~2μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在60~150℃下对所述二次涂覆后的铜线固化15~60分钟,得到铜线成品。
由上述描述可知,先在铜线的表面均匀涂覆第一绝缘层,对其进行预固化,然后再在涂覆后的铜线表面均匀涂覆第二绝缘层,并对其进行完全固化,第一绝缘层起到绝缘和耐高温的作用,而第二层绝缘层的主要作用是防止第一层绝缘层在铜线绕制过程及磁粉成型过程中由于受力导致破损,第二绝缘层在后续的烧结过程中会因为高温而融化分解,不再有绝缘作用,但其融化分解能够保护第一绝缘层,进而增加了电感的使用寿命和稳定性。
进一步地,所述第二绝缘层为脂类绝缘材料。
由上述描述可知,第二绝缘层不采用混合物,而是采用脂类绝缘材料,具有良好的延展性,能够对第一绝缘层起到好的保护作用。
进一步地,所述S2中将所述铜线成品绕制形成线圈包括:
将所述铜线成品按照预设尺寸和预设圈数进行绕制,形成线圈。
由上述描述可知,将铜线成品按照预设尺寸和预设圈数进行绕制,形成线圈,预设尺寸和预设圈数可按照产品尺寸要求进行灵活设置。
进一步地,所述S3中将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体包括:
将所述线圈与所述磁粉在10~20T/cm2压力下压制成型,得到磁体。
由上述描述可知,将线圈与磁粉在10~20T/cm2压力下压制成型,实现了一体成型,在10~20T/cm2压力下压制能够保证线圈和磁粉完全压合在一起,保证了电感质量。
进一步地,所述S3中对所述磁体进行烧结固化,形成电感包括:
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为600℃以上。
由上述描述可知,当使用了不允许被氧化的磁粉,在惰性气体中对磁体进行烧结固化,能够避免磁体中的磁粉被氧化,烧结固化的温度为600℃以上,烧结的过程中线圈上的第一绝缘层中的陶瓷粉末会一同被烧结固化,陶瓷粉末在600℃以上的持续高温被烧结成连续的绝缘薄膜,以此达到更好的绝缘效果,磁体中的磁粉烧结固化后磁导率提高,强度提升,从而保证了电感的电性能。
进一步地,所述S3之后还包括:
S4、采用激光方式将所述线圈的引脚露出所述电感的表面。
由上述描述可知,采用激光方式将线圈的引脚露出电感的表面,能够简单方便地使引脚裸露出来,便于后续对引脚进行端子焊接。
进一步地,所述S4之后还包括:
S5、将所述引脚与端子进行焊接形成外电极。
由上述描述可知,引脚与端子进行焊接形成外电极,利用外电极能够导通电感线圈和电子元器件,从而实现电感的工作性能。
本发明上述的一种电感制作方法适用于任何电感的制作上,以下通过具体实施方式进行说明:
实施例一
请参照图1-3,本实施例的一种电感制作方法,包括:
S1、在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物;
其中,所述陶瓷粉末的质量分数为95%~98%;所述陶瓷粉末的平均粒径为100~200nm,所述第二绝缘层为脂类绝缘材料;
具体的,所述铜线的截面形状不作限制,可以是圆形、矩形或其他形状。
在一种可选的实施方式中,所述陶瓷粉末包括SiO2(二氧化硅)、Al2O3(氧化铝)或ZrO2(二氧化锆)等耐高温可烧结陶瓷粉末;所述树脂为酚醛树脂或者环氧类树脂;
在一种可选的实施方式中,所述脂类绝缘材料为聚酰亚胺;
具体的,在铜线的表面均匀涂覆厚度为2~5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在60~100℃下对所述涂覆后的铜线固化15~20分钟,得到固化后的铜线;
在一种可选的实施方式中,在铜线的表面均匀涂覆厚度为2μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在60℃下对所述涂覆后的铜线固化15分钟,得到固化后的铜线;
在另一种可选的实施方式中,在铜线的表面均匀涂覆厚度为3.5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在80℃下对所述涂覆后的铜线固化18分钟,得到固化后的铜线;
在另一种可选的实施方式中,在铜线的表面均匀涂覆厚度为5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在100℃下对所述涂覆后的铜线固化20分钟,得到固化后的铜线;
在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为1~2μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在60~150℃下对所述二次涂覆后的铜线固化15~60分钟,得到铜线成品,如图2所示,图2展示了所述铜线成品的部分横截面的结构示意图;
在一种可选的实施方式中,在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为1μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在60℃下对所述二次涂覆后的铜线固化15分钟,得到铜线成品;
在另一种可选的实施方式中,在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为1.5μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在100℃下对所述二次涂覆后的铜线固化45分钟,得到铜线成品;
在另一种可选的实施方式中,在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为2μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在150℃下对所述二次涂覆后的铜线固化60分钟,得到铜线成品;
S2、将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,所述磁粉为硬磁材料或软磁材料;
具体的,将所述铜线成品按照预设尺寸和预设圈数进行绕制,形成线圈;
所述预设尺寸和所述预设线圈根据电感特性要求进行设置;
在一种可选的实施方式中,所述磁粉包括铁粉、铁硅、铁硅铝或铁氧体;
S3、将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感;
具体的,将所述线圈与所述磁粉在10~20T/cm2压力下压制成型,得到磁体;
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为600℃以上;
在一种可选的实施方式中,将所述线圈与所述磁粉在10T/cm2压力下压制成型,得到磁体;
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为600℃;
在另一种可选的实施方式中,将所述线圈与所述磁粉在15T/cm2压力下压制成型,得到磁体;
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为750℃;
在另一种可选的实施方式中,将所述线圈与所述磁粉在20T/cm2压力下压制成型,得到磁体;
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为800℃;
具体的,将所述磁体放入烧结炉中通惰性气体对所述磁体进行烧结固化,形成电感,如图3所示,所述烧结固化的温度为600℃以上,所述烧结时间从升温、保温到降温一共为2~4小时,根据产品的尺寸设置,小尺寸产品烧结时间短,大尺寸产品烧结时间长;
在一种可选的实施方式中,所述惰性气体为氦气;
当磁粉的特性为需要被氧化时,可无需通惰性气体直接对磁体进行烧结固化;
还包括:
S4、采用激光方式将所述线圈的引脚露出所述电感的表面;
具体的,在绕制线圈时所述线圈形成两个引脚,然后采用激光方式将所述线圈的引脚露出所述电感的表面;
S5、将所述引脚与端子进行焊接形成外电极;
本发明上述电感制作方法能够提升电感的能量密度的原因在于:
1、铜线的陶瓷绝缘涂层(即第一绝缘层)相较于现有技术中的单纯树脂涂层,其耐磨性提高,所以将磁粉压制成型时的压力可以提高到10~20T/cm2,而传统一般最高只能到7~8T/cm2,因此磁粉密度提高,电感能量密度提高;
2、若采用铁氧体作为磁粉,必须经过烧结后其相对磁导率才会变高,但现有技术中的漆包铜线经不起高温烧结,所以无法应用铁氧体类的磁粉进行,而本发明由于铜线可以经受高温烧结,铁氧体类的磁粉就可以被应用,铁氧体材料经过高温烧结后相对磁导率可以达到目前软磁复合材料的几十到几百倍。
综上所述,本发明提供的一种电感制作方法,在铜线的表面涂覆厚度为2~5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在60~100℃下对所述涂覆后的铜线固化15~20分钟,得到固化后的铜线;在所述固化后的铜线的表面涂覆厚度为1~2μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在60~150℃下对所述二次涂覆后的铜线固化15~60分钟,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物,在保证绝缘效果的同时提高了电感的耐温等级,从125~180℃提升到300℃以上;所述第二绝缘层为脂类绝缘材料,第一绝缘层起到绝缘和耐高温的作用,而第二绝缘层能够防止第一层绝缘层在铜线绕制过程及磁粉成型过程中由于受力导致破损,进而增加了电感的使用寿命和稳定性;将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,采用纯硬磁材料作为磁粉或纯软磁材料作为磁粉,提高了磁粉密度,以此提高了电感的能量密度,进而提高了磁导率,与现有技术的一体成型电感相比,进一步缩小电感的体积;将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感,以此实现了一体成型,从而在保证小尺寸的同时,提高了电感的耐温等级和能量密度。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电感制作方法,其特征在于,包括:
S1、在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品;所述第一绝缘层为陶瓷粉末与树脂的混合物;
S2、将所述铜线成品绕制形成线圈,并将所述线圈放入磁粉中,所述磁粉为硬磁材料或软磁材料;
S3、将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体,并对所述磁体进行烧结固化,形成电感。
2.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述陶瓷粉末的质量分数为95%~98%。
3.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述陶瓷粉末的平均粒径为100~200nm。
4.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S1中在铜线的表面涂覆第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并对所述涂覆后的铜线进行固化,得到固化后的铜线,在所述固化后的铜线上涂覆第二绝缘层,得到铜线成品包括:
在铜线的表面均匀涂覆厚度为2~5μm的第一绝缘层,得到涂覆后的铜线,并在60~100℃下对所述涂覆后的铜线固化15~20分钟,得到固化后的铜线;
在所述固化后的铜线的表面均匀涂覆厚度为1~2μm的第二绝缘层,得到二次涂覆后的铜线,并在60~150℃下对所述二次涂覆后的铜线固化15~60分钟,得到铜线成品。
5.根据权利要求4所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述第二绝缘层为脂类绝缘材料。
6.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S2中将所述铜线成品绕制形成线圈包括:
将所述铜线成品按照预设尺寸和预设圈数进行绕制,形成线圈。
7.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S3中将所述线圈与所述磁粉压制成型,得到磁体包括:
将所述线圈与所述磁粉在10~20T/cm2压力下压制成型,得到磁体。
8.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S3中对所述磁体进行烧结固化,形成电感包括:
在惰性气体中对所述磁体进行烧结固化,形成电感,所述烧结固化的温度为600℃以上。
9.根据权利要求1所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S3之后还包括:
S4、采用激光方式将所述线圈的引脚露出所述电感的表面。
10.根据权利要求9所述的一种电感制作方法,其特征在于,所述S4之后还包括:
S5、将所述引脚与端子进行焊接形成外电极。
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