CN1187768C

CN1187768C - 表面安装片式电感器的制造方法

Info

Publication number: CN1187768C
Application number: CNB011238100A
Authority: CN
Inventors: 安炳俊
Original assignee: SAIRAPTHYO CO Ltd
Current assignee: SAIRAPTHYO CO Ltd
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: US6918173B2; JP2002118026A; JP3553530B2; US20020013994A1; CN1336673A

Abstract

在一种制造表面安装片式电感器的方法中，把热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末混合后制成一个圆柱体，在圆柱体的表面上形成螺旋线圈结构，将圆柱体放入一个长方体模具中，在一定温度下对长方体加压把圆柱体转变成长方体。通过在圆柱体的表面上形成线圈结构，电性能降低的问题可以得到解决，而且把圆柱体转变成长方体后非常便于表面安装。

Description

表面安装片式电感器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种制造片式电感器的方法，特别是涉及一种表面安装片式电感器的制造方法，这种电感器用于电器设备等方面。

背景技术

片式电感器用于各种电器设备，如家用电器和电子工业设备等。近年来，随着各种电器设备的小型化和轻型化，组成电器设备的电子元器件也在小型化和轻型化。同时随着数字通讯的发展，其使用频率逐渐扩展到高频范围，从而使电磁波设施的品质也跟着降低。为了自动化生产过程的需要，大部分的电子元器件都是表面安装在印刷线路板上。但是，由于表面安装的器件需要长方体的外形，所以传统的圆柱体电感器用于表面安装时遇到困难。

电感器可分为绕线式和叠层式两种，每种都有不同的使用范围和制造方法。

绕线式电感器是在磁性材料的基体上缠绕一个线圈。因此要得到高电感量，就要增加绕线的匝数，由于在绕线间产生分布电容，随着绕线匝数的增加，高频性能将下降。

另一方面，叠层式电感器也有和绕线式电感器相同的基体，但是，用具有印制成的螺旋状内电极的多层未烧结的层片替代了绕线圈。对未烧结的层片进行加压和烧结后，并在基体的两端加上外电极。叠层式电感器是利用表面安装技术安装到线路板上的，用于噪声抑制或阻抗匹配等方面。它适合于大批量生产，并且在使用银做内电极时具有极好的高频性能。相反，由于未烧结的层片的限制，其电感量也受到限制，特别是由于内电极宽度的限制，最大允许电流也受到限制。因此，叠层式电感器不适合用于做电力设备，所以，它主要用于低电压、小电流范围。此外，其生产方法很复杂，并且需要大量的设备开支。

为了解决上述问题，有人提出这样一种制造电感器的方法：首先在一个圆柱体表面形成一金属层，然后通过切凿金属层来形成线圈结构。但是，由于其圆柱体的形状，制造出来的电感器进行表面安装是很困难的。相反，长方体的电感器在进行表面安装时是很方便的，然而，长方体电感器在使用激光切凿其表面金属层时需要花更多的时间，这将增加生产成本。此外，激光截止时的一些变化将影响电感器表面结构的均匀性，从而使其电性能也会下降。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有良好电性能的表面安装片式电感器。

为达到上述目的，在圆柱体电感器基体的表面上形成一个螺旋样式，以便于制造和提高电性能，然后将圆柱体形状转变成长方体形状，以便于表面安装。

更详细地说，这种制造表面安装片式电感器的方法包括：将热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末混合后制成圆柱基体，在圆柱体表面上形成线圈形结构，将具有线圈结构的圆柱体放入一个长方体模具中，并且通过在一定温度下加压把圆柱体转变成长方体。

附图说明

图1为作为本发明电感器基体的圆柱体；

图2A为本发明的第一个实例，包有金属层的圆柱体；

图2B为具有螺旋结构的圆柱体；

图3A为本发明的第二个实例，表面具有金属螺旋线圈结构的圆柱体；

图3B为本发明的第二个实例，将金属浸入柔性材料中的一种方法；

图4为本发明的第三个实例，制作螺旋线圈结构的一种方法；

图5A为本发明的第四个实例，制作螺旋线圈结构的一种方法；

图5B为本发明的第四个实例，在基体外圆周上涂敷导电浆料的一种方法；。

图6A至6D所示为将圆柱体基体转变为长方体的流程图；

其中，图6A为外圆周上有金属包层的圆柱体；

图6B为圆柱体基体被压入一个长方体模具中；

图6C为已转变成长方体的基体；

图6D为切割成的单个电感器；

图7A至7C为将圆柱体基体转变成长方体的流程图；

其中，图7A为圆柱体基体被放入一个长方体模具中；

图7B为已转变成长方体的基体；

图7C为切割成的单个电感器；

图8为本发明两端具有外部电极的片式电感器。

具体实施方式

首先，通过挤压或冲压，把铁氧体或陶瓷粉末与热塑性有机粘合剂混合制成圆柱体，做为电感器的基体。

基体要被制成圆柱体，并且在基体表面形成线圈结构。在本发明的第一个实例中，要在圆柱体表面形成一金属层，然后在金属层上形成螺旋线圈结构。

根据本发明的第二个实例，通过在圆柱体表面缠绕含有导电浆料的线状柔性材料，形成线圈结构，然后使包含在柔性材料里的导电浆料凝固。

在本发明的另一个实例中，把具有一定宽度和厚度的绝缘带在圆柱体表面缠绕成具有一定间隔的螺旋状，接着在缠绕的绝缘带之间有间隔地涂敷导电浆料，然后使涂敷的导电浆料凝固，从而形成线圈结构。

根据本发明的再一个实例，把不含导电浆料的柔性材料有一定间隔地缠绕在圆柱体的外圆周上，接着将圆柱体浸入盛有导电浆料的容器中，使导电浆料涂敷在圆柱体的外圆周上，然后使涂敷的导电浆料凝固一段时间。

把带有螺旋结构的圆柱体放入一个长方体的模具中，在一定温度下施加压力，从而把圆柱体转变成长方体。因此，片式电感器不仅具有良好的电性能，而且很方便于表面安装。

下面将参照附图，对本发明制造表面安装片式电感器的方法进行详细描述。

图1示出一个用作表面安装片式电感器基体的圆柱体10。圆柱体10的制造可以通过将铁氧体或陶瓷粉末与热塑性有机粘合剂混合加热制成，其圆柱形状可通过挤压等方法形成。

当使用铁氧体制作圆柱体时，最好采用镍-锌合金、铜-锌合金、镍-铜-锌合金等，这样适合于高频应用。

为了使铁氧体或陶瓷粉末形成并保持一定形状，通常在对粉末进行烧结形成固态之前加入一种有机粘合剂。

本发明中使用有机粘合剂作用是为了在形成圆柱体10并在其表面上形成螺旋结构之后，将圆柱体转变成长方体。

因此，为了能在一定温度下(例如，300℃)将圆柱体10很好地转变成长方体，最好使用热塑性树脂如PVA(聚乙烯醇)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等，或者它们的混合物作为有机粘合剂，不过有机粘合剂不仅仅限制于上述物质，也可以使用其它材料。

同时，因为添加的有机粘合剂在制造基体的烧结过程中会消失掉，所以，烧结后的基体是包含陶瓷或铁氧体和其它添加剂的固体混合物。

下面描述第一个实例中在陶瓷圆柱体表面上形成螺旋线圈结构的过程。

首先，如图2A所示，在圆柱体10的表面上覆盖一金属层15。可以通过浸渍、电镀或溅镀等表面处理方法，使覆盖的金属层具有一定的厚度。

在第一个实例中，金属层15可以用银形成。不过，在另外一个实例中，也可以使用其它金属如铝、金、铂、镍、铜、钯、锡或至少包含其中一种金属的合金。

接下来，图2B示出了在具有金属层15的圆柱体10表面上形成的螺旋结构。通过激光扫描金属层15，在圆柱体10的表面上形成螺旋槽20。这样一来，便在圆柱体10的表面上形成了具有一定绕线数目的线圈结构。在形成线圈结构的过程中，只要能产生很好的螺旋槽，可以使用任何设备。

在使用激光产生螺旋槽20的过程中，螺旋槽的深度和数目可以很容易地通过调整激光的扫描功率、扫描时间和焦距等来决定。例如，槽深可以通过调整激光的扫描功率和扫描时间来决定，而槽的宽度则可以容易地通过调整激光的焦距来决定。螺旋槽20可以这样产生：在激光扫描时以一定的速度旋转圆柱体，同时前后移动圆柱体。这样，槽与槽之间的间隔可以通过圆柱体10水平移动的速度来决定，具有一定绕线数目的线圈结构也可以通过调整圆柱体10水平移动的速度来决定。

如果需要，螺旋槽20的深度也可以超过金属层15的厚度，使槽能达到金属层15的底部。

下面描述本发明第二个实例中制造螺旋线圈结构的方法。

如图3A所示，在圆柱体10的表面上形成螺旋金属线圈结构。在这种情况下，最好制作一种包含导电浆料的线状柔性材料做为金属线圈。这个金属线圈与电感器的线圈相一致，最好采用银、铝、金、铂、镍、铜、钯、锡或至少包含其中一种金属的合金做为金属线圈。在本发明第二个实例制作螺旋线圈结构的方法中，螺旋线圈结构的形成要比本发明第一个实例中先覆盖金属层再形成螺旋结构容易些。

如图3B所示，线状柔性材料30通过盛有导电浆料32(如金属浆料)的容器31。因此，浆料32可以渗入柔性材料30中。为了在烧结过程中能被烧尽，最好采用易燃材料做为柔性材料。

如图3A所示，含有金属的柔性材料30穿过容器后，缠绕在圆柱体10的表面上，形成螺旋状。更详细地说，在圆柱体10绕其自身的轴心转动时，同时又以一定的速度沿轴向移动，含有金属的柔性材料30便缠绕在圆柱体10上。此外，也可以这样来形成螺旋线圈：把圆柱体10固定在某个位置，并使其绕某一轴转动，然后沿轴线方向移动柔性材料30，使其缠绕在圆柱体10上。为了使柔性材料30凝固，需要把带有螺旋线圈结构的圆柱体10搁置一段时间。

下面描述本发明第三个实例中制作螺旋线圈结构的方法。

如图4所示，具有一定厚度和宽度的绝缘带40缠绕在圆柱体10的外圆周上，形成螺旋状。外露部分45隔开了缠绕的绝缘带，导电浆料涂敷在外露部分45。因为导电浆料涂敷在隔开螺旋状绝缘带的外露部分上，所以导电浆料涂敷区也具有螺旋状。

金属线圈之间的间隔取决于缠绕在圆柱体外圆周上绝缘带40的宽度。此外，在圆柱体外圆周上的金属线圈的宽度则由绝缘带缠绕过程中的间隔所决定。金属线圈的厚度可以大致由绝缘带的厚度决定。在圆柱体的外圆周上形成螺旋状金属线圈后，金属线圈需要一定时间凝固。

下面描述本发明第四个实例中制作螺旋线圈结构的方法。

如图5A所示，线状的柔性材料50以一定间隔缠绕在圆柱体10的外圆周上，并形成螺旋状。其中，采用尼龙等不能被导电浆料渗入的材料做为柔性材料。接下来，如图5B所示，为了在圆柱体外圆周上涂敷导电浆料，把缠绕着螺旋状柔性材料的圆柱体10浸入盛有导电浆料52的容器51并放置一定时间。然后，再使涂敷在圆柱体10上的导电浆料凝固一定时间。因为导电浆料52不能渗入柔性材料，所以涂敷在圆柱体上的导电浆料具有螺旋状。最好是从圆柱体10上清除掉柔性材料，最好是不要让导电浆料的涂敷厚度超过柔性材料直径的1/2。

在本发明的第二个、第三个或第四个实例中，最好是把形成螺旋线圈的线状柔性材料和绝缘带做为易燃材料，同样把不易燃材料做为非导电材料使用。按上述方法做的带有螺旋线圈结构的圆柱体须转变成长方体。可以用许多方法来做，在本发明提出的最佳实例中，采用的是将圆柱体放入长方体模具中挤压成型。

图6A、6B和6C所示为把外圆周上带有金属层的圆柱体转变成长方体。首先，如图6A所示，在带有螺旋线圈的圆柱体外圆周上形成一外涂层60。通过涂敷热塑性粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末的混合物来形成外涂层并使其具有一定的厚度。

接着，如图6B所示，圆柱体被放入长方体模具中，并加热和挤压使其转变成长方体形状。如图6B所示，模具被分为上部模具61和下部模具62。下部模具62的槽为U形，圆柱体可以从上面放入。圆柱体被放入后，上部模具62与下部模具61可被合在一起。

在本发明中，由于模具为长方体形状，所以变形后的基体也为长方体形状。不过，也可以根据表面安装的需要将基体转变成其它形状。圆柱体在一定温度下在模具中被加压，从而转变成模具的形状。因为圆柱体含有热塑性粘合剂，所以可以通过加热和加压的方法来转变形状。

在本发明中，在圆柱体上涂敷完外涂层后，将圆柱体转变成长方体形状。也可以先将圆柱体转变成长方体，然后再在长方体上涂敷外涂层。

如图6D所示，长方体可以根据需要的长度被分割成单个的电感器65。它可以被切割成常用的表面安装尺寸，如1608、2012等。通过调整切割尺寸，可以像其它叠层式器件一样使用传统的芯片安装器来进行表面安装。

下面描述另一种把圆柱体转变成长方体的方法。这种方法一样是把圆柱体放入长方体模具，然后对圆柱体加热和加压。不同的是，圆柱体放入模具中时不再涂敷外涂层，而是在模具中的圆柱体周围填充其它混合物，以使其转变为长方体。图7A所示为模具中的圆柱体10和填充在其周围的混合物70。

最好是用构成圆柱体的由铁氧体或陶瓷粉末与有机粘合剂组成的混合物作为混合物70。

图7B示出了利用上述方法在模具中转变成长方体的基体。如图7C所示，转变成长方体的基体可以被切割成具有一定长度的单个电感器75。

同时，除了长方体模具外，也可以使用长方体挤压机对圆柱体进行挤压，使其具有长方体形状。

图8所示的是已经烧结好的两端具有外部电极的基体。因为长方体在烧结过程中有机粘合剂会消失掉，所以烧结后的基体由陶瓷或铁氧体和其它添加剂构成。

根据本发明，传统的绕线式和叠层式电感器生产过程中的不足可以得到弥补。通过在一个圆柱体的表面形成线圈结构并把圆柱体转变成长方体，电性能降低的问题可以得到解决。此外，本发明的简单生产方法也十分有利于大批量生产和降低生产成本。另外，本发明的片式电感器可以方便地使用传统的芯片安装器进行表面安装。

Claims

1.一种制造表面安装片式电感器的方法，它包括：

把热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末混合后制成一个圆柱体；

在圆柱体的表面上形成线圈结构；并且

将具有线圈结构的圆柱体放入一个长方体模具中，在一定温度下对放入长方体模具中的圆柱体加压使其转变成长方体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于线圈形成方法包含以下步骤：

在圆柱体表面形成一金属层；并且

在金属层上形成螺旋状线圈结构。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于金属层用的材料为银、铝、金、铂、镍、铜、钯和锡或至少包含其中之一的合金。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于圆柱体表面上的金属层的制造采用浸渍、电镀或溅镀，以使其具有一定的厚度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于线圈结构是利用激光或机械方法制做的。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于线圈形成方法包含以下步骤：

在圆柱体的表面上缠绕含有导电浆料的线状柔性材料；并且

使线状柔性材料中所含的导电浆料凝固。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于线状柔性材料通过盛有导电浆料的容器使线状柔性材料含有一种金属成分。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于线状柔性材料为易燃材料，并能在随后的烧结过程中消失掉。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于线圈形成方法包含以下步骤：

把具有一定宽度和厚度的绝缘带在圆柱体表面上缠绕成具有一定间隔的螺旋状；

在缠绕的绝缘带之间涂敷导电浆料；并且

使涂敷的导电浆料凝固。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于绝缘带为易燃材料，并能在随后的烧结过程中消失掉。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于线圈形成方法包含以下步骤：

把不含导电浆料的线状柔性材料以一定间隔、螺旋状缠绕在圆柱体的外圆周上；

将圆柱体浸入盛有导电浆料的容器中一段时间，使得导电浆料涂敷在圆柱体的外圆周上；并且

使涂敷的导电浆料凝固一段时间。

12.根据权利要求11所述的方法，它还包括：

从圆柱体上清除线状柔性材料。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于有机粘合剂是一种能在圆柱体烧结过程中消失的材料。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于有机粘合剂是PVA、PVB、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺这些材料中的一种或不少于两种的混合物。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于长方体模具的截面为方形。

16.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

在圆柱体表面上形成螺旋线圈结构后，通过涂敷热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末的混合物，在圆柱体上形成外涂层。

17.根据权利要求1所述的方法，它还包括：在将圆柱体转变成长方体之后，通过涂敷热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末的混合物，在圆柱体上形成外涂层。

18.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

在把圆柱体放入长方体的模具中之后，在模具中的圆柱体周围填充附加的混合物，以使圆柱体变为长方体。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于附加的混合物与形成圆柱体的材料相同。

20.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

切割长方体，使其具有一定长度。

21.根据权利要求1所述的方法，它还包括：

烧结转变后的长方体；并且

在烧结后的长方体两端形成外部电极。

22.一种制造表面安装片式电感器的方法，它包括：

把热塑性有机粘合剂和铁氧体或陶瓷粉末混合后制成圆柱体；

在圆柱体的表面上形成线圈结构；并且

通过长方体挤压机把圆柱体转变成长方体。