CN115631937A - 一种低阻抗电感及其制造方法和应用 - Google Patents

一种低阻抗电感及其制造方法和应用 Download PDF

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CN115631937A CN202211348934.5A CN202211348934A CN115631937A CN 115631937 A CN115631937 A CN 115631937A CN 202211348934 A CN202211348934 A CN 202211348934A CN 115631937 A CN115631937 A CN 115631937A
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Abstract

本发明提供了一种低阻抗电感及其制造方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将磁性粉末和胶水混合，经包覆造粒处理后压制成T‑core和U‑core；(2)对T‑core和U‑core进行半固化处理，在固化后的U‑core的凹槽内部放置导体线圈得到组合物；(3)对组合物进行填T‑core压制处理，得到半成品，对所述半成品进行烘烤处理后，经后处理得到所述低阻抗电感，本发明所述方法从根本上解决了小体积电感阻抗大的问题，实现了小体积、大功率电子元件在较大电流的条件下长期稳定工作的技术效果，能为CPU稳定持续供电。

Description

一种低阻抗电感及其制造方法和应用
技术领域
本发明属于电感技术领域，涉及一种低阻抗电感及其制造方法和应用。
背景技术
随着一体成型电感市场的不断发展，对电脑主板技术的发展和电源技术的发展要求越来越高：即CPU主频电感要求越来越高，因此对稳定供电和滤波方面都有很高的要求，一体成型电感解决了这个问题，它能在较大电流的条件下长期稳定工作，并能为CPU稳定持续供电。然而随着电子产品的体积越来越小，功率越来越大，电子元件也向着小体积，大功率方面发展。
CN202183292U公开了一种一体冷热压电感，其采用线圈剥漆、点焊后冷热压等一般工艺加工而成，其采用线圈焊接后模压工艺：线圈与端子焊接时会引入接触阻抗，导致直流阻抗一次增加，且模压时线圈与端子会发生变形，导致直流阻抗再次增加，因无法管控，阻抗分布会很大。
CN108648901A公开了一种电子元件以及一种电感的制造方法，其是绕线电感，T-core工艺制程，先压制T-core，然后在T-core上绕线，通过模压等一般工艺加工而成，其虽采用T-core制程，线圈绕制在T-core中柱上，热压时因为有T-core的保护，线圈变形会小，但T-core需要很高的强度(后续要在T-core上绕线)与精度，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)的要求会很高，不适合更小尺寸电感的生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低阻抗电感及其制造方法和应用，本发明所述方法从根本上解决了小体积电感阻抗大的问题，实现了小体积、大功率电子元件在较大电流的条件下长期稳定工作的技术效果，能为CPU稳定持续供电。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种低阻抗电感的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将磁性粉末和胶水混合，经包覆造粒处理后压制成T-core和U-core，所述T-core包含磁性底座和设置于所述磁性底座上的凸台，所述底座的边缘预留用于放置导体线圈两端的缺口，所述U-core内部设置凹槽；
(2)对步骤(1)得到的T-core和U-core进行半固化处理，在固化后的U-core的凹槽内部放置导体线圈，所述导体线圈的两端部分纵向嵌入U-core，得到组合物，其中，所述导体线圈卷绕设置，内部呈中空；
(3)对步骤(2)所述组合物进行填T-core压制处理，所述T-core的凸台插入到导体线圈的内部中空位置，所述导体线圈的两端部分未嵌入U-core部分设置在T-core底座的空缺位置，得到半成品，对所述半成品进行烘烤处理后，经后处理得到所述低阻抗电感。
本发明采用抵抗线阻线，绕制成空心线圈，然后放置在U-core里面，再将T-core覆盖在线圈及U-core组合上进行热压压制，此过程线圈被固定在U-core内部，且有T-core中柱作为支撑，通过固定线圈位置，从而达到降低线圈变形量，而此制程中柱无需承受力故可采用低线阻线径的铜线，从而达到大大降低直流阻抗的目的。
优选地，步骤(1)所述磁性粉末包括非晶粉和/或合金粉，优选为非晶粉和合金粉。
优选地，所述非晶粉包括铁基非晶粉、镍基非晶粉或锆基非晶粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述合金粉包括铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉或钛合金粉中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述胶水包括环氧树脂胶水。
优选地，所述磁性粉末和胶水的质量比为100:(1～4)，例如：100:1、100:1.5、100:2、100:3或100:4等。
优选地，步骤(1)所述包覆造粒处理后进行过筛。
优选地，所述过筛的筛网目数为100～220目，例如：100目、120目、150目、200目或220目等。
优选地，步骤(1)所述压制的压力为2～8t/cm2，例如：2t/cm2、3t/cm2、4t/cm2、5t/cm2、6t/cm2或8t/cm2等。
优选地，步骤(1)所述T-core和U-core的密度为5.8～8.0g/cm3，例如：5.8g/cm3、6g/cm3、6.5g/cm3、7g/cm3或8.0g/cm3等。
优选地，步骤(2)所述半固化处理的温度为200～220℃，例如：200℃、205℃、210℃、215℃或220℃等。
优选地，所述半固化处理采用再流焊工艺。
优选地，所述半固化处理的再流焊次数为2～3次。
优选地，所述T-core和U-core的固化率为15～25％，例如：15％、18％、20％、22％或25％等。
本发明所述半固化工艺可以让T-core和U-core表面固化，内部未固化，保证T-core与U-core结合时本体不会破损，另一方面，内部未固化，保证在热压成型时T-core与U-core能够完全融合，预防界面裂痕的风险。
优选地步骤(2)所述导体线圈的纵向直径/横向直径1.5～4，例如：1.5、2、3或4等。
优选地，所述导体线圈的线径包括0.1×0.3、0.12×0.3或0.2×0.4。
优选地，步骤(3)所述压制处理的压力为2～8t/cm2，例如：2t/cm2、3t/cm2、4t/cm2、5t/cm2、6t/cm2或8t/cm2等。
优选地，所述压制处理的温度为100～250℃，例如：100℃、120℃、150℃、200℃或250℃等。
优选地，所述压制处理的时间为1～3min，例如：1min、1.5min、2min、2.5min或3min等。
优选地，步骤(3)所述烘烤处理的温度为150～180℃，例如：150℃、155℃、160℃、170℃或180℃等。
优选地，所述烘烤处理的时间为4～5h，例如：4h、4.2h、4.5h、4.8h或5h等。
优选地，所述烘烤处理后半成品的固化率>95％。
优选地，步骤(3)所述后处理包括研磨、绝缘处理、激光剥漆和沾锡。
优选地，所述绝缘处理喷涂的绝缘层厚度为10～14μm，例如：10μm、11μm、12μm、13μm或14μm等。
优选地，所述沾锡的温度为240～250℃，例如：240℃、242℃、245℃、248℃或250℃等。
第二方面，本发明提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感通过如第一方面所述方法制得。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述方法从根本上解决了小体积电感阻抗大的问题，实现了小体积、大功率电子元件在较大电流的条件下长期稳定工作的技术效果，能为CPU稳定持续供电。
(2)本发明所述方法制得电感直流阻抗可达30.5mΩ以下。
附图说明
图1是本发明实施例1-5所述制备过程中，各步骤制备部件的示意图，其中，1为导体线圈，2为T-core，3为U-core，4为线圈及U-core组合物，5为填T-core压制，6为半成品，7为低阻抗电感。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感的配方如下：
铁硅粉:合金粉＝3:6，环氧树脂胶水含量1.8％；
T-core及U-core压制压力5t/cm2，线圈线径0.1×0.3、圈数6.5Ts，
产品压制温度175℃、时间80s、压力6t/cm2，所述低阻抗电感的制备过程中，各步骤制备部件的示意图如图1所示，制备方法具体包括：
按比例称取铁硅粉、合金粉、环氧树脂胶水混合造粒，通过混合、造粒等工艺生产出合适尺寸、颗粒形状的颗粒粉，将180目筛分好的粉料填充到冷压模具中，在一定压力下压制成具有一定强度T-core 2及U-core 3；
(2)压制好的T-core 2及U-core 3经过再流焊(Reflow)210℃×2次固化，固化率为20％。固化后的U-core内部放置绕制上一定匝数的导体线圈1，绕制或套制好的线圈及U-core组合物4放置到热压模具中得到组合物；
(3)然后进行填T-core压制5，将压制好的半成品6放置在高温烤箱烘烤，温度为160℃、时间4.5h，然后将烘烤后的电感表面喷涂一层绝缘层12μm厚度的绝缘层，绝缘层固化后通过激光剥漆剥掉铜线表面的绝缘层露出导体，再通过245℃的锡炉进行沾锡作业，沾锡完成后进行钝化处理得到所述低阻抗电感7。
实施例2
本实施例提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感的配方如下：
铁硅粉:合金粉＝3:6，环氧树脂胶水含量2.0％；
T-core及U-core压制压力5t/cm2，线圈线径0.1×0.3、圈数6.5Ts，
产品压制温度175℃、时间80s、压力6t/cm2，所述低阻抗电感的制备过程中，各步骤制备部件的示意图如图1所示，制备方法具体包括：
按比例称取铁硅粉、合金粉、环氧树脂胶水混合造粒，通过混合、造粒等工艺生产出合适尺寸、颗粒形状的颗粒粉，将180目筛分好的粉料填充到冷压模具中，在一定压力下压制成具有一定强度T-core 2及U-core 3；
(2)压制好的T-core 2及U-core 3经过再流焊(Reflow)210℃×2次固化，固化率为20％。固化后的U-core内部放置绕制上一定匝数的导体线圈1，绕制或套制好的线圈及U-core组合物4放置到热压模具中得到组合物；
(3)然后进行填T-core压制5，将压制好的半成品6放置在高温烤箱烘烤，温度为160℃、时间4.5h，然后将烘烤后的电感表面喷涂一层绝缘层12μm厚度的绝缘层，绝缘层固化后通过激光剥漆剥掉铜线表面的绝缘层露出导体，再通过245℃的锡炉进行沾锡作业，沾锡完成后进行钝化处理得到所述低阻抗电感7。
实施例3
本实施例提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感的配方如下：
铁硅粉:合金粉＝4:5，环氧树脂胶水含量1.8％；
T-core及U-core压制压力5t/cm2，线圈线径0.12×0.3、圈数6.5Ts，
产品压制温度175℃、时间80s、压力6t/cm2，所述低阻抗电感的制备过程中，各步骤制备部件的示意图如图1所示，制备方法具体包括：
按比例称取铁硅粉、合金粉、环氧树脂胶水混合造粒，通过混合、造粒等工艺生产出合适尺寸、颗粒形状的颗粒粉，将180目筛分好的粉料填充到冷压模具中，在一定压力下压制成具有一定强度T-core 2及U-core 3；
(2)压制好的T-core 2及U-core 3经过再流焊(Reflow)210℃×2次固化，固化率为20％。固化后的U-core内部放置绕制上一定匝数的导体线圈1，绕制或套制好的线圈及U-core组合物4放置到热压模具中得到组合物；
(3)然后进行填T-core压制5，将压制好的半成品6放置在高温烤箱烘烤，温度为160℃、时间4.5h，然后将烘烤后的电感表面喷涂一层绝缘层12μm厚度的绝缘层，绝缘层固化后通过激光剥漆剥掉铜线表面的绝缘层露出导体，再通过245℃的锡炉进行沾锡作业，沾锡完成后进行钝化处理得到所述低阻抗电感7。
实施例4
本实施例提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感的配方如下：
铁硅粉:合金粉＝4:5，环氧树脂胶水含量2.0％；
T-core及U-core压制压力5t/cm2，线圈线径0.12×0.3、圈数6.5Ts，
产品压制温度175℃、时间80s、压力6t/cm2，所述低阻抗电感的制备过程中，各步骤制备部件的示意图如图1所示，制备方法具体包括：
按比例称取铁硅粉、合金粉、环氧树脂胶水混合造粒，通过混合、造粒等工艺生产出合适尺寸、颗粒形状的颗粒粉，将180目筛分好的粉料填充到冷压模具中，在一定压力下压制成具有一定强度T-core 2及U-core 3；
(2)压制好的T-core 2及U-core 3经过再流焊(Reflow)210℃×2次固化，固化率为20％。固化后的U-core内部放置绕制上一定匝数的导体线圈1，绕制或套制好的线圈及U-core组合物4放置到热压模具中得到组合物；
(3)然后进行填T-core压制5，将压制好的半成品6放置在高温烤箱烘烤，温度为160℃、时间4.5h，然后将烘烤后的电感表面喷涂一层绝缘层12μm厚度的绝缘层，绝缘层固化后通过激光剥漆剥掉铜线表面的绝缘层露出导体，再通过245℃的锡炉进行沾锡作业，沾锡完成后进行钝化处理得到所述低阻抗电感7。
实施例5
本实施例提供了一种低阻抗电感，所述低阻抗电感的配方如下：
铁硅粉:合金粉＝5:4，环氧树脂胶水含量2.2％；
T-core及U-core压制压力5t/cm2，线圈线径0.12×0.3、圈数6.5Ts，
产品压制温度175℃、时间80s、压力6t/cm2，所述低阻抗电感的制备过程中，各步骤制备部件的示意图如图1所示，制备方法具体包括：
按比例称取铁硅粉、合金粉、环氧树脂胶水混合造粒，通过混合、造粒等工艺生产出合适尺寸、颗粒形状的颗粒粉，将180目筛分好的粉料填充到冷压模具中，在一定压力下压制成具有一定强度T-core 2及U-core 3；
(2)压制好的T-core 2及U-core 3经过再流焊(Reflow)210℃×2次固化，固化率为20％。固化后的U-core内部放置绕制上一定匝数的导体线圈1，绕制或套制好的线圈及U-core组合物4放置到热压模具中得到组合物；
(3)然后进行填T-core压制5，将压制好的半成品6放置在高温烤箱烘烤，温度为160℃、时间4.5h，然后将烘烤后的电感表面喷涂一层绝缘层12μm厚度的绝缘层，绝缘层固化后通过激光剥漆剥掉铜线表面的绝缘层露出导体，再通过245℃的锡炉进行沾锡作业，沾锡完成后进行钝化处理得到所述低阻抗电感7。
实施例6
本实施例与实施例1区别仅在于，步骤(2)所述固化温度为180℃，其他条件与参数与实施例1完全相同。
实施例7
本实施例与实施例1区别仅在于，步骤(2)所述固化温度为250℃，其他条件与参数与实施例1完全相同。
对比例1
使用CN108648901A实施例1中制得电感作为对比例。
性能测试：
测试实施例1-7和对比例1制得电感的直流阻抗，测试结果如表1所示：
表1
直流阻抗(mΩ) 与比较例1相比
实施例1 30.5 -14.1％
实施例2 29.5 -17.1％
实施例3 28.8 -18.8％
实施例4 28.3 -20.2％
实施例5 28.1 -20.8％
实施例6 32.2 -10.2％
实施例7 31.9 -11.2％
对比例1 35.5 0.0％
由表1可以看出，由实施例1-5可得，本发明所述方法制得电感直流阻抗可达30.5mΩ以下，相较于CN108648901A有明显下降。
由实施例1和实施例6-7对比可得，本发明210℃过炉*2次，过炉温度曲线为150℃*2min，180℃*1min，210℃*2.5min，对应粉料固化温度为200℃，此时冷压T-core及U-core表面可以固化，由于210℃持续时间2.5min,可保证仅表面固化而内部未完全固化，受到热压成型时冷压T-core及U-core可以完全融合，温度过低时冷压T-core及U-core表面未固化，二者结合时会导致本体破损现象，温度过高时，T-core及U-core内外均固化，二者不易结合，受到热压成型时会有界面开裂现象。
由实施例1和对比例1对比可得，实施例1所述线圈既有T-core中柱作为支撑，又有U-core外围保护，线圈形变量很小，故而阻抗就会减小，而比较例1仅有T-core中柱作为支撑，在受到热压成型压力时，线圈会发生很大形变量，从而使得阻抗进一步加大。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种低阻抗电感的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将磁性粉末和胶水混合，经包覆造粒处理后压制成T-core和U-core，所述T-core包含磁性底座和设置于所述磁性底座上的凸台，所述底座的边缘预留用于放置导体线圈两端的缺口，所述U-core内部设置凹槽；
(2)对步骤(1)得到的T-core和U-core进行半固化处理，在固化后的U-core的凹槽内部放置导体线圈，所述导体线圈的两端部分纵向嵌入U-core，得到组合物，其中，所述导体线圈卷绕设置，内部呈中空；
(3)对步骤(2)所述组合物进行填T-core压制处理，所述T-core的凸台插入到导体线圈的内部中空位置，所述导体线圈的两端部分未嵌入U-core部分设置在T-core底座的空缺位置，得到半成品，对所述半成品进行烘烤处理后，经后处理得到所述低阻抗电感。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述磁性粉末包括非晶粉和/或合金粉，优选为非晶粉和合金粉；
优选地，所述非晶粉包括铁基非晶粉、镍基非晶粉或锆基非晶粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述合金粉包括铁合金粉、铜合金粉、镍合金粉、钴合金粉、铝合金粉或钛合金粉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述胶水包括环氧树脂胶水；
优选地，所述磁性粉末和胶水的质量比为100:(1～4)。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述包覆造粒处理后进行过筛；
优选地，所述过筛的筛网目数为100～220目。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述压制的压力为2～8t/cm2。
优选地，所述T-core和U-core的密度为5.8～8.0g/cm3。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述半固化处理的温度为200～220℃；
优选地，所述半固化处理采用再流焊工艺；
优选地，所述半固化处理的再流焊次数为2～3次；
优选地，所述T-core和U-core的固化率为15～25％。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述导体线圈的纵向直径/横向直径1.5～4；
优选地，所述导体线圈的线径包括0.1×0.3、0.12×0.3或0.2×0.4。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述压制处理的压力为2～8t/cm2；
优选地，所述压制处理的温度为100～250℃；
优选地，所述压制处理的时间为1～3min。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述烘烤处理的温度为150～180℃；
优选地，所述烘烤处理的时间为4～5h；
优选地，所述烘烤处理后半成品的固化率>95％。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述后处理包括研磨、绝缘处理、激光剥漆和沾锡；
优选地，所述绝缘处理喷涂的绝缘层厚度为10～14μm；
优选地，所述沾锡的温度为240～250℃。
10.一种低阻抗电感，其特征在于，所述低阻抗电感通过如权利要求1-9任一项所述方法制得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116313347A (zh) * 2023-03-31 2023-06-23 中山市设科电子有限公司 一种制备电感器的复合材料、电感器及其制备方法

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