TW557457B - Compressed magnetic core with built-in coil and manufacturing method thereof - Google Patents

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Kazuhiko Shibata
Takashi Nagasaka
Junetsu Tamura
Yasuhiko Kitajima
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Description

557457 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明關於一種用於一體化磁芯的電感、其他電子焚件 所用的内有線圈之壓粉磁芯和内有線圈之壓粉磁芯之製造 方法。 【背景技術】 近年來，隨著電氣、電子設備的小型化，要求小型（低 背）、對應於大電流的壓粉磁芯。 壓粉磁芯材料現係使用鐵氧體粉末或強磁性金屬粉末， 但強磁性金屬粉末與鐵氧體粉末相比，飽和磁通密度大， 直流重疊特性保持為高磁場。因此，製作對應於大電流的 壓粉磁芯時，將強磁性金屬粉末用作壓粉磁芯材料成為主 流。 另外’隨著磁芯小型化（低背）的進一步推進，提出線圈 和磁性粉末一體形成的線圈。在本說明書中將這種結構的 電感應稱為”内有線圈之壓粉磁芯"。 以前提出過具有内線圈之壓粉磁芯結構的表面安裝型電 感的製造方法。例如，在本專利特開平5_291〇46號公報 中，揭示了將外部電極連接在絕緣包殼的導線上，以將它 們包含在内之方式與磁性粉末一起成形。此時，因為接線 部分形成於磁性體内部，所以成形時在接線部分中容易產 生故障。在本說明書中，所謂接線部分是指各零件電連接 的部分，將與外部電極接線的部分稱端子部。 一在曰本專利特開平i卜27398〇號公報中，揭示了使用扁 平粉和黏接劑，與線圈一起壓縮成形，該公報的實施例， -4·
557457 A7 _____B7 五、發明説明（2 ) 揭示了使用縱橫比約為2 〇的Fe-A1-Si合金粉末和作為絕緣 材料的矽樹脂來製作複合材料，與線圈一起壓縮形成。雖 未描述有關線圈與端子部的接線，但在磁芯的介面上很難 接合磁性體部和電極，容易發生接合故障。 另外’在日本專利特許第29588〇7號公報中，揭示了用 鐵氧體作為磁性材料的電感的製造方法。但是，與線圈接 線端子的一部分位於磁芯内部，所以在一體成形時容易在 斷線部分產生故障。在曰本專利特許第31〇893 1號公報 中’記載了藉由在自其上下由壓粉體來夾持的狀態下，將 線圈和端子部予以壓縮成形以製造電感的方法。此時同樣 容易在接線部分產生故障。 【發明之解決課題】 如上所述，内有線圈之壓粉磁芯為小型化大電感的結 構。但是，在隨著電氣、電子設備的快速小型化，強烈要 求提高内有線圈之壓粉磁芯的品質。具體而言，要求防止 線圈與端子部的接合故障、防止線圈及與端子部和磁粉的 絕緣不良、進一步小型化、更大的電感。 在上述曰本專利特開平5-291046號公報、特開平Η· 273980號公報、特許第29588〇7號公報、及特許第31〇893 1 號公報中記載的内有線圈之壓粉磁芯或電感的任何一個， 在品質提高這方面都具有改良的餘地。即，因為在日本專 利特開平5-291046號公報、特開平11—273980號公報、及 特許第2958807號公報中記載的内有線圈之壓粉磁芯或電 感的任何一個在磁粉中封入線圈與端子部的接合故障或線 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 557457
圈及與端子部和磁粉的絕緣故障。在產生接合故障或絕緣 故障時，因為線圈和端子部在磁粉内部接線，所以難以確 疋故障原因，在探明原因上浪費時間的情況多。 另外’在曰本專利特許第3 1〇893丨號公報中記載的電感 事先使用接線端子部的線圈來製作壓粉磁芯，所以在成形 後’在線圈與端子部的接線部分中產生接合故障的可能性 大在接線部分中產生接合不良的情況下，難以探明原 因’從而浪費時間。 鑒於上述問題，本發明的目的在於提供一種内有線圈之 壓粉磁芯及其製造方法，其不會產生線圈與端子部的接合 欠障或、、桌圈及與端子部和磁粉的絕緣故障，而可達到進一 步小型化、更大的電感。 【課題之解決手段】 本發明者藉由使用捲繞扁平形導線的線圈，在實現内有 、、泉圈之壓粉磁芯的進一步小型化的同時，得到更大的電 感。即’本發明提供一種内有線圈之壓粉磁芯，其特徵在 於·包括：壓粉體，其係由覆蓋絕緣材料的強磁性金屬粒 子構成者；及線圈，器係埋入所述壓粉體中，將周圍絕緣 包殼的扁平形導體捲繞而形成者。 在本發明中，線圈為捲繞扁線的線圈。另外，在本發明 中’上述線圈的一部分可作為端子部。此時，比線圈的其 他部分寬地形成端子部是有效的。為了形成為較寬，可以 研碎力Or工爲線的拉出端部。另外，在本發明中，使線圈的 -6 - 557457
端部表裏面露在壓粉體之外。 另外，在本發明中，壓粉體係為具有保持規定間隔並相 =的表裏面和形成於表裏面的周圍的侧面的狀態，線圈的 蜈部可在壓杨體的外部沿壓粉體的侧面延伸設置。 、另外，本發明提供一種内有線圈之壓粉磁芯，其特徵在 於·包括·壓粉體，具有保持規定間隔並相對的表裏面和 形成於所述表裏面的周圍的侧面；，線圈，具有捲繞部和從 2述捲繞部拉出的端部，至少所述捲繞部配置於所述壓粉 體中，端部容納室，開口於所述壓粉體的所述侧面上，同 時容納從所述壓粉體中露出的所述線圈的端部。 本發明的内有線圈之壓粉磁芯的端部容納室可形成於壓 粉體的角部。 本發明還提供一種内有線圈之壓粉磁芯，在覆蓋絕緣材 料且由強磁性金屬粒子構成的磁性粉末中，埋入線圈，其 特徵在於：在成形所述磁性粉末而構成的壓粉磁芯部的外 部’將所述線圈和端子部接線。為了在成形所述磁性粉末 而構成的壓粉磁芯部的外部將線圈和端子部接線，也可將 端子部從壓粉磁芯部側面延伸至底面。該端子部用作表面 安裝用端子部。 另外’本發明還提供一種内有線圈之壓粉磁芯，在覆蓋 絕緣材料且由強磁性金屬粒子構成的磁性粉末中，埋入線 圈，其特徵在於：所述線圈和端子部不接線。 本發明所提供之以上的内有線圈之壓粉磁芯的製造方 法’係為一種將線圈封入壓粉體中的内有線圈之壓粉磁芯 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557457 A7
製造方法其特徵在於··包括··預備成形體獲得X序，在構 成所述壓粉體的軟性金屬粉末和以絕緣材料為主要成分的 原料粉末中，配置捲繞周圍絕緣包殼的扁平形導體的線 圈；和固結化工序，將所述原材料粉末固結化。 貝施以下工序具有效果：熱固化處理工序，在以上的預 備成形體獲得工序中，使所述線圈中構成端子部的部分位 於所述原材料粉末的外部，並在所述固結化工序之後，熱 固化處理所述絕緣材料，防銹處理工序，在所述線圈的端 子部表面上形成防銹皮膜，和噴砂工序，對所述端子部表 面實施噴砂處理。 【發明實施例】 下面根據附圖表示的第1實施例和第2實施例來詳細說明 本發明。 [第1實施例] 在第1實施例中，表示在壓粉體外對線圈的拉出端部和 端子部進行電連接、即接線的實施例。 圖1是第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的平面剖面圖。 圖2是第1實施例中使用的線圈1的側面圖。如圖1和圖2所 示，線圈1包含：主體部分，其係有扁平形導體3捲繞而 層疊者；和拉出端部2，其係從該主體部分分別拉出者。 壓粉體2 0覆蓋於除了線圈1的拉出端部2以外的該線圈1的 周圍。 首先，使用圖2來說明線圈1的結構。 如圖2所示，線圈1藉由例如扁立（edge wise)繞法捲繞 -8 - 本纸張尺度通用中國國家樣準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557457 五、發明説明（6 三圈施加了絕緣包殼的導體3來形成，即為空蕊線圈。 形成線旧的導體3的剖面為扁平形。這裏，扁平形剖 面’可為例如矩形、梯形、橢圓形剖面，具有矩形剖面的 導體3 ’可為有絕緣包殼銅線的扁線。在將扁線用作導體 3的情況下，其剖面尺寸為縱向橫向〇 5—5 〇 mm ° 導體3的絕緣包殼通常為漆包包殼，漆包包殼的厚度為 約 3 /z m 〇 在捲繞扁平形導體3來形成線圈丨的情況下，如圖2所 示，可使構成線圈丨的卷線的各夾層緊密接觸。因此，可 使構成線圈1的卷線的各夾層緊密接觸。因此，可比在使 用剖面為圓形的導體時，提高單位體積的電容量。另外， 可大大提高電線佔有率。因此，捲繞扁平形導體3來製作 的線圈1適用於製作大電流用内有線圈之壓粉磁芯。 下面，在圖3中表示扁平形導體3捲繞前的剖面形狀和扁 平形導體3捲繞後的剖面形狀。 在將爲線作為扁平形導體3的情況下，如圖3(a)所示， 捲繞導體3之前的剖面厚度均句。當從該狀態捲繞導體3 時，如圖3 (b )所示，線圈1的外周側（卷線的外侧）的厚度 比内周侧（卷線的内側）的厚度薄。如上所述，線圈1由捲 繞數圈導體3來形成。在捲繞導體3的階段中，卷線彼此 接觸’但如圖3 ( b)所示，藉由藉由捲繞導體3，線圈1的 外周側的厚度比内周侧的厚度薄，所以可以防止導體3包 殼的剝落、損害，並可捲繞導體3來製作空蕊線圈。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐) 裝 訂 線 557457 A7 B7 五、發明説明 反之，如果將產生導體3的包殼被剝落或損害的線圈i封 入壓粉體2 0中，則會明顯降低内有線圈之壓粉磁芯電 感。 另外’如圖3 ( c)所示，捲繞扁平形導體3，在線圈1的 外周侧的厚度比内周侧的厚度薄的狀態下進行施壓加工的 情況下，可達到不對線圈1的外周側絕緣包殼生損害的效 果。反之，如圖3 ( d)所示，當在線圈的外周側的厚度和 内周侧的厚度基本均勻的狀態下進行施壓加工時，線圈的 外周侧絕緣包殼容易產生損害。 也可根據捲繞導體3後形成的線圈1的剖面形狀來將導體 3的剖面形狀適當選定為梯形等。 可對應於所需的電感來適當設定導體3的匝數，可為^ 6圈，較佳者為2-4圈。藉由捲繞扁平形導體3來製作線圈 1 ’可用少的圈數得到高的電感，進一步推進磁芯的小型 化（低背）。 下面說明壓粉體20。 壓粉體2 0係藉由向強磁性金屬粉末中添加、混合絕緣材 料’之後以規定條件下乾燥添加了絕緣材料的強磁性金屬 粉末，向乾燥後的磁性粉末中添加潤滑劑，進行混合來製 作。 作為用於壓'粉體20中的強磁性金屬粉末，至少為鐵pe、 Fe-Ni-Mo(鎳鐵4目超導磁合金）、pe-Ni(高導磁鐵鎳合 金）、Fe-Al-Si (鋁矽鐵粉）、Fe-Co、Fe-Si、Fe-P 等中的一 種，也可對應於必要的磁特性來進行適當選擇。雖然不特 557457 A7 B7 五
別限制粒子的形狀， 使用球形粉末或橢圓 但為了在高磁場下仍保持 形粉末。 大的電感， 強磁性金屬粉末可藉由振動研磨等對i 聲·，且成的鋼錠邊 行粗粉碎、再用球磨等粉碎機對該粗粉碎粉進行 到。也可用氣體粉化法、水粉化法、旋轉: 錠來得到粉末。 藉由添加絕緣材料，可絕緣覆蓋強磁性金屬粉末。。 應於必要的磁芯特性來適當選擇絕緣材料，可對 〜如可使用各 種有機高分子樹脂、秒樹脂、酚樹脂、環氧樹脂、水玻璃 等作為絕緣材料’並可組合使用這些樹脂和無機物。 雖然對應於必要的磁芯特性的絕緣材料的添加量不同， 但可添加Ι-lOwt%左右。當絕緣材料的添加量超過i〇w% 時’導磁率下降’損害有增大的趨勢。另一方面，當絕緣 材料的添加量不足lwt%時，可能產生絕緣故障。絕緣材 料的最佳添加量為1.5-5wt%。 潤滑劑的添加量可以是0 . 1 - 1 · Owt%左右，期望的潤滑 劑的添加量為〇 · 2 -0 · 8 wt%，期望的潤滑劑的添加量為 0.4 - 0 · 8 w t %。當潤滑劑的添加量不足〇 ·丨w t %時，成形 後難以脫模，容易產生成形裂紋。另一方面，當潤滑劑的 添加量超過1 · 〇 w t %時，導致密度降低，減少了導磁率。 潤滑劑，可從例如硬脂酸鋁、硬脂酸鋇、硬脂酸謨、硬 脂酸鈣、硬脂酸鋅和硬脂酸鳃等中適當選擇。從所謂的回 彈小的方面來看’最好使用硬脂酸銘來作為潤滑劑。 另外，可向強磁性金屬粉末中添加規定量的交聯劑。藉 -11 - 本紙張尺度適用中8 ®家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
装 訂
k 557457
由添加交聯劑，可防止壓粉體2 〇的磁特性惡化，增加強 度。交聯劑的最佳添加量為矽樹脂等絕緣材料的1〇_ 4 0 w t %。可使用有機鈦族來作為交聯劑。 如圖1所示，本實施例的壓粉體2 〇的結構為，在其對角 部（角部）形成凹部（端部容納室）21。拉出拉出端部2露出 於該凹部2 1内。 拉出端部2為與端子部4電連接、即接線的部分。拉出端 部2與端子部4的接線狀態如圖4 -圖7所示。圖4是内有線 圈之壓粉磁芯的平面剖面圖。圖5是從正面觀看内有線圈 之壓粉磁芯的半剖面圖。圖6是從側面觀看内有線圈之壓 粉磁芯的半剖面圖。圖7是内有線圈之壓粉磁芯的底面 圖。 如圖4-圖7所示，端子部4分別安裝在壓粉體2〇的兩侧 面上。如上所述，本實施例的壓粉體2 〇形成為在其對角 部形成凹部21的結構。拉出端部2露出於該凹部21内。藉 由這種結構，拉出端部2和端子部4不與壓粉體2〇接觸， 在壓粉體20的外部，可對拉出端部2和端子部4接線。藉 由在壓粉體20的外部將拉出端部2和端子部4接線，可防 止線圈1與端子部4的接合故障或線圈丨及端子部4與磁粉 的絕緣故障。 、 如圖4-圖7所示，端子部4具有彎曲部“和底面侧延長 部4b。 彎曲部4a向凹部21側彎曲。當將拉出端部2和端子部斗 接線時，如圖4-圖7所示，在將拉出端部2分別重合在彎 -12-
557457 A7 _______B7 五、發明説明（1〇 ) 曲部4 a的狀態下進行點熔融、焊接等處理，電連接拉出 端部2和彎曲部4a。 另外’藉由從壓粉體2 0的侧面向底面延伸底面侧延長部 4b，可使端子部4用作為表面安裝用端子。 下面參照圖8 -圖1 1來說明第1實施例的内有線圈之壓粉 磁芯的製造方法。 圖8是表示本發明的内有線圈之壓粉磁芯的製造工序的 流程圖。事先製作捲繞扁平形導體3的線圈1。 首先，對應於必要的磁特性來選擇強磁性金屬粉末和絕 緣材料，分別秤量這些粉末和材料（步騾1()1)。在添加交 聯劑的情況下，在步騾1 〇 i中亦秤量交聯劑。 秤量後，混合強磁性金屬粉末和絕緣材料（步驟丨〇 2 )。 在添加交聯劑的情況下，在步驟丨〇 2中混合強磁性金屬粉 末、絕緣材料與交聯劑。混合使用加壓混合機等，最好在 1：溫下混合20-60分鐘。將得到的混合物最好在1〇〇·3〇(Γ(： 下乾燥20-60分鐘（步騾103)。接著，壓碎乾燥後的混合 物，得到壓粉磁芯用強磁性粉末（步驟1 〇 4 )。 接著，在步驟1 〇 5中，向壓粉磁芯用強磁性粉末添加潤 滑劑。期望在添加潤滑劑後混合1〇_4()分鐘。 在添加潤滑劑後進入成形工序（步驟1〇6)。下面用圖9_ 圖11來說明步驟106的成形工序。 圖9-圖1 1表示使用模具來成形添加潤滑劑、進行混合 後的壓粉磁芯用強磁性粉末的狀態。如圖9_圖1 1所示： 將上模5A和下模5B、上沖頭6和下沖頭7設置在分別相對 -13- 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4规格(210X 297公釐) 557457 A7 _____ B7 五、發明説明（I ) 的位置上。在上沖頭6中具有上侧的圓筒形分割體6 1，同 樣，在下沖頭7中具有下侧的圓筒形分割體7 i。 在成形工序中，首先，在圖9(A)的狀態下，在向下模 5 B的空腔内，填充在上述絕緣處理後的壓粉磁芯用強磁 性粉末中混合了潤滑劑的混合粉末1 〇，如同圖（B )所示降 下上沖頭6。 如同圖（C )所示，在降下下侧的圓筒形分割體7 1的同 時，降下上側的圓筒形分割體6 1。如圖1 0 ( D )所示，整 體降下上沖頭6來加壓，成形壓粉體20的底部20A(為罐 形）。最佳加壓條件為100-600 Mpa。在該工序中，雖然底 部20A的厚度因壓粉體20的厚度及線圈1的匝數而不同， 但選定底部20A的厚度，使線圈1位於壓粉體20的中央， 以所需的厚度成形。 接著，如圖1 0 ( E )所示，在上升上模5 A和上沖頭6的狀 態下，將捲繞扁平形導體3的線圈1插入底部20A内的溝 内。如同圖（F)所示，將上模5A降至下模5B之後，將所 述混合粉末1 0投入上模5 A内。如圖1 1 ( G )、（ Η )所示，藉 由降下上沖頭6，進行加壓成形。之後，如同圖（I)所示， 使上模5 Α和上沖頭6上升，得到内有線圈之壓粉磁芯。根 據本發明的内有線圈之壓粉磁芯的製造方法，可等到縱向 5-15 mm X橫向5-15 mm X厚度2-5 mm的小型（低背）内有 線圈之壓粉磁芯。 上面，為了說明方便，如圖9 ·圖1 1所示簡化了成形工 序。在形成壓粉體20的凹部21時，可適當設計上模5A、 -14- 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 557457 五 發明説明（ 12 ) A7 B7
下模5B的空腔形狀。 在步驟1 0 6的成形工序後，進行到固化工序（熱固化處 理工序）（步驟107)。 在固化工序中，將成形工序（步驟1〇6)中得到的内有線 圈之壓粉磁芯在150-300°C下保持15-45分鐘。由此來固化 内有線圈之壓粉磁芯中的樹脂。 固化工序後，進行到防銹處理工序（步驟1 〇 8 )。藉由將 例如環氧樹脂等加壓覆蓋於内有線圈之壓粉磁芯上來進行 防銹處理。加壓覆蓋的模厚度為15//111左右。期望在進行 防銹處理後，在120-200°C下進行15-45分鐘的熱處理。 之後’將突出線圈1的壓粉體2 0外侧的拉出端部2和端 子部4接線。在進行接線時，先剝離拉出端部2的絕緣包 殼（步驟1 0 9 )。接著，藉由例如焊接等來接線拉出端部2 和端子部4(步騾11〇)。 如上所述，端子部4如圖7所示，具有底面侧延長部 4 b，因為從壓粉體2 0的侧面延伸至底面側，所以用作表 面安裝用端子。這些端子部4向壓粉體2〇的固定可以是在 壓粉體2 0中嵌合於兩侧的結構，或是部分進入壓粉體2 〇 的内部的結構等。 根據第1實施例可得到以下效果。 (1 )因為使用將扁平形導體3捲繞的線圈1 ,所以可用少 的匝數得到大的電感。 (2)不使用捲線筒來將線圈1封入壓粉體2〇内。因此， 為線圈1和磁芯之間沒有間隙，所以可以小蜇（低背）得到 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210><297公着*) 557457 A7 ___ B7_____ 五、發明説明（13 ) 電感大的電感等電子零件。 (3 )與現有的在壓粉體内部接線的情況相比，可降低接 合或絕緣故障。 (4 )因為使用壓粉體2 〇，所以對應於大電流的直流重量 特性優良，並且磁特性穩定。 此外，可變更端子部4的個數、配置。另外，研碎加工 線圈1的拉出端部2，可將拉出端部2作為薄壁，而容易地 進行與端子部4的接線。 [第2實施例] 在第2實施例中，表示將線圈的一部分構成為端子的實 例。下面使用附圖來說明與第1實施例不同的第2實施例 中特有的部分。與第1實施例相同的部分標以相同的標 號。 圖1 2是實施例2的内有線圈之壓粉磁芯的平面剖面圖。 圖1 3是實施例2中使用的線圈1 〇 〇的平面圖。圖1 4是線圈 1 0 0的伯彳面圖。 如圖1 2 -圖1 4所示，線圈丨〇 〇為空蕊線圈，其包含：主 體部分，其係疊層有導體3者；和拉出端部，其係從該主 體部分分別拉出者。壓粉體2 〇覆蓋於除了線圈1 〇 〇的拉出 端部之外的該線圈1 〇 〇的周圍。雖然詳細說明係詳述於 後，但在本實施例中，線圈i 〇 〇的拉出端部係用作為端子 部2 0 0，線圈1 0 0係為所謂端子一體型結構。 首先使用圖1 3和圖1 4來說明線圈1 〇 〇的結構。 如圖13和圖14所示，線圈100係以扁立繞法捲繞三圈導 -16- 557457
紙來形成，導體3的拉出端部係形成為從線圈1 〇 〇的主體 部刀X反成形來分別拉出的結構。即，無接頭地一體形成 線圈1 0 0。 因為拉出鲕部係用作為端子部200，所以拉出端部的平 面形成為比導體3的平面宽且壁薄。可藉由使用例如模具 的壓力加工（研碎）加工來進行該加工。最好該壓力加工進 行到導體3的厚度（Μ·。_左右。如上所述，雖然因為 壓力加工將拉出端部的平面形成為比導體3的平面寬且壁 薄，但藉由壓力加工，也可以得到增加端子部2 〇 〇的強度 的效果。 在進行壓力加工的拉出端部進行精壓（sizing)處理。可 使用例如沖模來進行該精壓處理。 並不特別限定端子部2〇〇的形狀，但為了使内有線圈之 壓粉磁芯與安裝的基板凸起圖案相配，最妤為矩形。例 如，在將内有線圈之壓粉磁芯用於筆記本電腦中時，端子 部2 00的形狀為矩形，且尺寸為2〇)(3〇111111_5〇)(6〇11^左 右。 因此，因為線圈100將導體3的拉出端部構成為端子部 2 0 0，所以不需單獨設置端子部。即，根據第2實施例的 内有線圈之壓粉磁芯，沒有形成線圈與端子部的接線部 分。由於沒有形成接線部分，所以不會產生現有技術中^ 線圈與端子部的接合故障或線圈及與端子部和磁粉的絕緣 故障等問題。 下面說明第2實施例的内有線圈之壓粉磁芯的製造方 -17-
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法朴省略或簡化說明與上述第i實施例的内有線圈之壓粉 兹、製迨方法相同的工序，而重點說明第2實施例的内有 線圈之壓粉磁芯製造方法特有的部分。 赠首先，如上所述，經過捲繞導體3、成形、壓力加工導 恤3的拉出端部、精壓等工序，製作具有寬的端子部2〇〇 的線圈1 0 〇。 接著，根據圖1 5所示的流程圖來製造第2實施例的内有 線圈之壓粉磁芯。與第丨實施例相同，在經過秤量工序（步 驟101)、混合工序（步驟1〇2)、乾燥工序（步驟103)、壓 碎工序（步驟1 0 4 )、潤滑劑添加、混合工序（步騾丨〇 5 ) 後’進行到成形工序（步驟丨〇 6 )。 步驟106的成形工序與第1實施例一樣可藉由圖卜圖“ 所示的工序進行。即在圖l〇(E)中，插入模具中者並非線 圈1而係線圈100、即除了插入形成寬的端子部2〇〇的線 圈1 0 0這點外，採用與第1實施例相同的成形工序。 步驟106的成形工序亦可採用圖16所示的型態。 首先’在圖16(A)所示的狀態下，在下模5B的空腔内填 充在上述絕緣處理後的壓粉磁芯用強磁性粉末中混合潤滑 劑的混合粉末1 〇。接著，如同圖（B )所示降下下沖頭7， 將形成寬的端子部200的線圈100插入下模5B内。如同圖 (C)所示，將上模5A降至下模5B上之後，將所述混合粉 末10投入上模5A内。如圖（D)所示，藉由在降下上沖頭6 並同時上升下沖頭7的狀態下加壓可得到封入線圈1 〇 〇的 内有線圈之壓粉磁芯。期望的加壓條件為100-600 MPa。 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 557457 A7 ___—B7 五、發明説明（16 ) 另外，期望能確定填充入下模5B的混合粉末1〇的量和填 充在上模5A中的混合粉末1〇的量，以使線圈1〇〇位於壓 粉體2 0的中央。 在步驟106的成形工序後，經過固化工序（步驟1〇7)、 防銹處理工序（步驟108)，進行到噴砂工序（步驟2〇ι)。 該步騾2 0 1的噴砂工序為以製作第2實施例的内有線圈之 壓粉磁芯為特徵的工序。 如上所述，在第2實施例的内有線圈之壓粉磁芯中，將 線圈1 0 0的一部分作為端子部2 〇 〇。導體3 ,係使用在表 面上形成漆包等絕緣皮膜。根據本發明者等的觀察，在步 騾107的固化工序中，在該絕緣皮膜的緊下方形成銅氧化 皮膜另外，在絕緣皮膜的上面藉由防銹處理（步騾1 〇 8 ) 形成塗布皮膜。去除該端子部2〇〇中形成的皮膜的工序為 噴砂工序（步驟2 〇 1)。 去除形成於線圈100表面上的3層皮膜的方法有用藥劑 進仃腐蝕的方法。因為去除各個皮膜所需的藥劑不同，所 以在去除3層皮膜時必須進行多次處理。另外，根據藥劑 的腐蝕方法，有必要對藥劑進行加熱，在加熱時使鹼微粒 或酸微粒附著在端子部2〇〇的塗布皮膜或絕緣皮膜上。一 f如此附著時，經過長時間後，對塗布皮膜或絕緣皮膜進 行長2間的腐蝕，容易誘發防銹性能的降低或線圈的夾層 釔路等。為了避免這些危險，雖然有用工具機械去除的方 f，但因為本發明的内有線圈之壓粉磁芯的端子部20 0的 厚度約為5 mm以下（〇1_〇 3 mm左右），所以在導體3的銅 -19- 尽紙狀_中a _準(〇^4規格(摩挪讀) 557457 A7 B7
部分t會產生損害，因此不能使用工具。在本實施例中採 用用噴砂來去除3層皮膜的方法。 噴砂的去除效果隨著使用的研磨材料的種類、粒徑、嘴 射條件而變化。下面說明一次去除形成於端子部2〇〇中的 多個皮膜時，應如何選定研磨材料或應在何種條件下噴射 研磨材料。 (研磨材料的種類和研磨材料的粒徑） 以破碎性大的材料作為研磨材料較佳。這裏，所謂破碎 性大，是指以作為研磨材料的鋁的破碎性為標準，在具有 比鋁的破碎性大的破碎性的情況下，稱為破碎性大。另 外同樣地，在具有比鋁的破碎性小的破碎性的情況下， 稱為破碎性小。作為破碎性大的研磨材料，有碳化矽、金 剛石氮化矽等’但從成本方面考慮，最好使用碳化矽。 ★另一方面，作為破碎性小的研磨材料，有樹脂、碳酸鈣 〜在使用這些材料去除包殼膜時，在去除時浪費時間， 或因為Μ的部》中碰到粒+，使#導體3的銅部分延 長，產生翹曲。 另外’研磨材料不僅破碎性大，最好粒徑小。精田便用 砰性大且粒徑小的研磨材料，可減少每個粒子的衝擊 因此’與使用粒後大的研磨材料的情況相比在端子部 均勻地碰撞研磨材料 砻材料不產生翹曲，可剝離皮膜。研 應材料的最佳粒徑範圍為800#_2000#β (研磨材料的噴射條件） 研磨材料的噴射條侔，古& i Α ^ 帝件有例如噴射時的壓力、噴射時 -20- 557457 A7 B7 五、發明説明（18 ) 間、噴射角度等。 噴射時的壓力可以在0.1-1 MPa的範圍内，噴射時的壓力 較佳為 0.2-0.8 MPa’ 最佳為 0.2-0.6 MPa。 設定噴射時間為不足2 0秒，較佳為1 _ 1 8秒，最佳為3 _ 1 5秒。即使使用最好的研磨材料、即破碎性大且粒徑小 的粒子，當噴射時間為20秒以上時，在端子部2〇〇上也會 會產生翘曲。 噴射角度期望為10度-60度。 在將端子部2 00作為表面安裝用端子部時，在端子部 2 0 0上進行焊接（步驟2 0 2 )。之後，若因應所需而將進行 研磨加工而變寬的端子部2 0 0予以彎曲，則便於將内有線 圈之壓粉磁芯安裝在基板上。 根據第2實施例的内有線圈之壓粉磁芯，可得到以下效 果。 (1 )因為使用捲繞扁平形導體3的線圈丨〇 〇，所以可用少 的匝數得到大的電感。 (2) 因為將線圈100的一部分構成端子部2〇〇，所以不需 將線圈1 0 0和端子部接線。因此，可消除因接線引起的接 合故障或絕緣故障等問題。 (3) 因為將線圈丨00的一部分構成端子部2〇〇，所以不需 另外準備端子部。從而減少了構件個數。 (4) 不使用卷來將線圈100封入壓粉體2〇内。因此，因 為線圈100和磁芯之間沒有間隙，所以可以得到小型（低 背）的電感大的電感等電子零件。 -21 - 本纸張尺度適用巾8 8家標準(CNS) A4規格(21GX 297公g-- 557457 A7 ____ B7 一 五、發明説明（19 ) (5 )因為使用壓粉體2 〇，所以對應於大電流的直流重量 特性優良，並穩定了磁特性。 用實施例來詳細描述本發明的内有線圈之壓粉磁芯。將 第1實施例所示的本發明的内有線圈之壓粉磁芯其及製造 方法作為實施例1，將第2實施例所示的本發明的内有線 圈之壓粉磁芯其及製造方法作為實施例2來進行說明。 (實施例1 ) 按如下順序來製作内有線圈之壓粉磁芯樣品。 準備··磁性粉末：用粉化製造的高導磁鐵鎳合金粉末 (45% Ni-Fe)(平均粒徑 25 // m ) 絕緣材料：矽樹脂（東雷島康寧矽（股）製造SR2414LV) 潤滑劑：硬脂酸鋁（堺化學製造SA-1000 )。 接著’向磁性粉末添加2 · 4 w t % (重量％ )的絕緣材料， 藉由加壓混合機在室溫下對磁性粉末和絕緣材料混合3 〇 分鐘。之後，在空氣中以丨5 〇 〇c乾燥3 〇分鐘。向乾燥後的 磁性粉末中添加〇 . 4 w t %的潤滑劑，由v擾拌機混合i 5分 鐘。 下面根據圖9 -圖11所示的成形工序成形内有線圈之壓 粉磁芯。圖10(D)的第1壓縮成形工序的加壓為14〇 Mpa， 圖11(H)的第2壓:縮成形工序的加壓為440 MPa。如圖2所 示，線圈1將剖面為矩形（0·45 mm X 2.5 mm)的導體3藉由 扁立繞法捲繞2.8圈來製作。導體3為絕緣包殼銅線。㈢ 壓縮成形後，藉由在20(TC下熱處理15分鐘，固化作為 絕緣材料的熱固化性樹脂的矽樹脂。之後，將環氧樹脂力口 -22- 本紙張尺度適財B B家料(CNS) A4胁(210 X 297公釐) 一:丄- 557457 A7 B7 五、發明説明（
壓塗布在内有線圈之壓粉磁芯上，形成厚度為15 # m的環 氧塗層。接著’剥離形成於拉出端部2中的絕緣皮膜。 之後，如圖4_圖7所示，對於線圈丨的拉出端部2，在壓 粉體2 0的外侧兩個部位上將拉出端部2和端子部*接線。 結果’與現有的在壓粉體2 〇内部接線的情況相比，可明 顯降低接合或絕緣故障。 藉由這種結構，可得到小型（低背）、電感大、沒有接合 故障或絕緣故障的内有線圈之壓粉磁芯。 (實施例2 ) 按如下順序來製作内有線圈之壓粉磁芯樣品。 準備：磁性粉末：用粉化製造的高導磁鐵鎳合金粉末 (45% Ni-Fe)(平均粒徑25/zm) 絕緣材料：矽樹脂（東雷島康寧矽（股）製造SR2414Lv) X聯劑：有機鈥酸鹽（日曹（股）製造TBT B-4 ) 潤滑劑：硬脂酸鋁（堺化學製造SA-1000 )。 接著，向磁性粉末添加2.4 w t % (重量％ )的絕緣材料、 0.8〜”/。（重量％)的交聯劑，藉由加壓混合機在室溫下對 磁性粉末、絕緣材料和交聯劑混合3 0分鐘。之後，在空 氣中以1 5 0 °C乾燥3 0分鐘。向乾燥後的磁性粉末中添加 〇.4wt%的潤滑劑，由v攪掉機混合15分鐘。 下面按照圖16(A) _(D)的順序來製作内有線圈之壓粉磁 芯。圖1 6(D)中的加壓為140 MPa。如圖1 3和圖1 4所示， 線圈ί 0 0將剖面為矩形（〇 5 mm X 0· 8 mm)的導體3藉由扁 立繞法捲繞1 · 5圈來製作。導體3為絕緣包殼銅線。壓縮 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(c_ A4规格(21〇 x 297公釐) '〜--------
訂
k 557457 A7 B7 五、發明説明（21 ) 成形後，藉由在285°C下熱處理3 0分鐘，固化作絕緣材料 的熱固化性樹脂的矽樹脂。之後，將環氧樹脂加壓塗布在 線圈100的端子部200上，在端子部2〇〇中形成厚度為15 // m的環氧塗層。 接著，用噴砂來剥離形成於線圈丨〇 〇的端子部2 〇 〇中的3 層皮膜。觀祭剝離狀態和是否產生起曲。噴砂的條件、剝 離狀態和有無翹曲如表i所示。另外，如表1所示，研磨 材料，可使用碳化矽（含有鐵粉）、樹脂、氧化鋁。粒徑如 表1中所示。 -24- 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS) A4規格(210X297公釐) 557457 A7 B7 五、發明説明（22 ) 樣品8 樣品7 樣品6 樣品5 樣品4 樣品3 1 樣品2 樣品1 序號 碳化矽 (含有鐵粉） 丨 氧化鋁 氧化鋁 樹脂 樹脂 碳化矽 (含有鐵粉） 碳化矽 (含有鐵粉） 碳化矽 (含有鐵粉） 研磨材料 400# 800# 400# 60# 60# 2000# 1500# 800# 1 粒徑 〇 K) 〇 〇 k) 〇 〇 1〇 〇 〇 〇 壓力（Mpa) | 喷射條件 H-* 〇 U) U) H—^ 時間(秒）! 有勉曲 1 有勉曲 1 1 有翹》曲 有紐曲 無翹曲 無勉曲 無勉曲 不好 剝離狀態 ί 不二製作所製GC 不二製作所製 不二隨機WA l· l· 象杂 > ^ 利奇西爾斯(股）MG-3 利奇西爾斯(股）MG-3 不二製作所製GC 不二製作所製GC 不二製作所製GC ! 製品名稱 -25- 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557457 A7 _____B7 五、發明説明（23 ) 如表1所示’用碳化矽（含有鐵粉）來作為研磨材料的樣 品1-樣品3不產生翹曲，可剥離端子部200上的3層皮膜。 這裏，引人注意的是，當比較樣品1和樣品2時，粒徑比 樣品1 (粒徑·· 800# )小的樣品2 (粒徑：1500# )即使在僅3 秒的短時間的噴射時間内也不產生翹曲，剝離狀態好。 樣品8 (粒徑：400# )無論是否使用碳化矽和鐵粉作為研 磨材料，都產生翹曲。因此，在皮膜剝離時，不僅研磨材 料的種類’而且粒徑、噴砂噴射條件也都是重要因素。這 裏，如上所述，樣品1(粒徑：8〇〇#)、樣品2(粒徑：15〇〇#) 、樣品3 (粒徑：2000# )不產生翹曲，顯示良好的剝離狀 瘧，所以推測在使用碳化矽和鐵粉作為研磨材料的情況 下，最好使用粒徑小於4〇〇#的研磨材料。 用樹脂作為研磨材料的樣品4(噴砂噴射條件為壓力〇3 MPa、噴射時間為丨〇秒）的剝離狀態不好。另外，用樹脂 作為研磨材料的樣品5(噴砂噴射條件為壓力〇4 Mpa、噴 射時間為2 0秒）的剝離狀態良好，但產生翹曲。樣品4和 樣品5的粒徑都等於6〇#，所以可知隨著喷砂噴射壓力和 噴射壓力和噴射時間增加，容易產生翹曲。 用氧化鋁作為研磨材料的樣品6和樣品7的剥離狀態均 為良好，但產生翹曲。 從=上結果可知，使用碳切（含有鐵粉）來作為研磨材 :’藉由將嘴砂噴射條件設定為適當範圍，可不產生趣 ^ ^離端子部200上的3層皮膜。在樣品2和樣品3 P <吏嘴砂的嘴射時間僅為3秒，也可得到不產生叙 -26-
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曲、剥離狀態好的效吳 阴u . J成果。因此，認為噴砂的處理時間最好 為3 - 1 5秒左右。 按照本發明的提議’根據切產生的皮膜麟，不會給 ，子部2 0 0的鋼部分帶來變形和大的損害並可一次剝離 氧化皮膜、絕緣皮膜和塗覆皮膜，焊接容易，可得到高性 能的内有線圈之壓粉磁芯。 在線圈100的端子部200中進行焊接後，彎曲端子部 2 0 0 ,以與壓粉體2 〇的侧面連接，便於將内有線圈之壓粉 磁芯安裝在基板上。 以上雖然說明了本發明實施方式和實施例，但本發明並 不限於此’在本發明所述的範圍内，本領域的技術人員可 進行各種變形、變更。 【發明效果】 如上所述，根據本發明，可實現内有線圈之壓粉磁芯的 進一步小型化，得到更大的電感。 【附圖說明】 圖1係第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的平面剖面圖。 圖2係第1實施例中使用的線圈的側面圖。 圖3係表示扁平形導體捲繞前的剖面形狀和捲繞後的剖 面形狀。 圖4係弟1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的平面剖面圖。 圖5係從正面觀看第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的半 剖面圖。 圖6係從侧面觀看第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的半 -27- 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 557457 A7 B7 五、發明説明（25 ) 剖面圖。 圖7係第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的底面圖。 圖8係表示第1實施例的内有線圈之壓粉磁芯的製造工序 的流程圖。 圖9係說明圖8 (圖1 5 )的步騾1 〇 6的成形工序的圖。 圖1 0係說明步騾1 0 6的成形工序的圖。 圖1 1係說明步驟1 0 6的成形工序的圖。 圖1 2係第2實施例的内有線圈之壓粉磁芯的平面剖面 圖。 圖1 3係第2實施例中使用的線圈的平面圖。 圖1 4係第2實施例中使用的線圈的侧面圖。 圖1 5係表示第2實施例的内有線圈之壓粉磁芯的製造工 序的流程圖。和 圖16係說明圖8(圖15)的步驟106的其他成形工序的 圖。 【符號說明】 卜··線圈，2…拉出端部，3· ··導體，4· ··端子部，1〇· · · 混合粉末，2 0 · · ·壓粉體，2 1 · · ·凹部（端部收納室）， 100···線圈，200···端子部 -28- 本紙張尺度逋用中國國家揉準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
k

Claims (1)

  1. 557457 A BCD 六、申請專利範園 1· 一種内有線圈之壓粉磁芯，其特徵在於：包栝 壓粉體，由覆蓋絕緣材料的強磁性金屬粒子構成’和 線圈，被埋入前述壓粉體中，將周圍被絕緣包殼的扁 平形導體捲繞而形成。 2. 根據申請專利範圍第1項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯’其中前述線圈為捲繞扁線的線圈。 3. 根據申請專利範圍第1或2項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯’其中前述線圈的一部分用作端子部。 4·根據申請專利範圍第1項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯’其中前述線圈的端部表裏面露在前述壓粉體之外。 5·根據申請專利範圍第1項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯，其中前述端子部比前述線圈的其他部分寬。 6.根據申请專利範圍第2項所記載之内有線圈之麼粉磁 心’其中前述扁線的拉出端部依研碎加工而形成為更寬 的端子部。 7·根據申請專利範圍第1項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯，其中 前述壓粉體具有保持規定間隔並相對的表裏面、和形 成於前述表裏面的周圍的侧面； 前述線圈的端部係在前述壓粉體的外部沿前述侧面延 伸設置。 8· —種内有線圈之壓粉磁芯，其特徵在於：包括 壓粉體，具有保持規定間隔並相對的表裏面，和形成 於前述表裏面的周圍的侧面； -29-
    557457 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 線圈’具有捲繞部和由前述捲繞部拉出的端部，至少 如述捲繞部係配置於前述壓粉體中；和 端部容納室’開口於前述壓粉體的前述侧面上，並且 容納自前述壓粉體中露出的前述線圈的端部。 9·根據申請專利範圍第8項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯’其中前述端部容納室係形成於前述壓粉體的角部。 10. —種内有線圈之壓粉磁芯，其係在由覆蓋絕緣材料的強 磁性金屬粒子構成的磁性粉末中，埋入線圈者，其特徵 在於： 在成形前述磁性粉末而構成的壓粉磁芯部的外部將前 述線圈和端子部接線。 11. 根據申请專利範圍第1 0項所記載之内有線圈之壓粉磁 芯，其中前述端子部為從前述壓粉磁芯部侧面延伸至底 面的表面安裝用端子部。 12· —種内有線圈之壓粉磁芯，其係在由覆蓋絕緣材料的強 磁性金屬粒子構成的磁性粉末中，埋入線圈者，其特徵 在於： 前述線圈和端子部不接線。 13· —種將線圈封入壓粉體中的内有線圈之壓粉磁芯製造方 法，其特徵在於包括以下工序： 預備成形體獲得工序，其係在構成前述壓粉體的軟磁 性金屬粉末和以絕緣材料為主要成分的原材料粉末中， 配置將周圍被絕緣包殼的扁平形導體捲繞的線圈者；和 固結化工序，其係將前述原材料粉末固結化者。 -30- 本畝張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4规格(210 X 297公爱) 557457 8 8 8 8 A B c D 々、申請專利範圍 14.根據申請專利範圍第1 3項所記載之内有線圈之壓粉磁芯 製造方法，其中實施以下工序： 熱固化處理工序，其係在預備成形體獲得工序中，使 前述線圈中構成端子部的部分位於前述原材料粉末的外 部，並在前述固結化工序之後，熱固化處理前述絕緣材 料者； 防銹處理工序，其係在前述線圈的端子部表面上形成 防銹皮膜者；和 噴砂工序，其係對前述端子部表面實施噴砂處理者。 -31 - 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4规格(210>C297公釐)
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