TWI389150B - 表面安裝電感器之製造方法及該表面安裝電感器 - Google Patents

Description

表面安裝電感器之製造方法及該表面安裝電感器

本發明係關於表面安裝電感器之製造方法及該表面安裝電感器。

一般而言，以具有磁性粉末和樹脂的封裝材將線圈予以封裝而成的表面安裝電感器(surface-mount inductor)係被廣為利用。於習知的表面安裝電感器之製造方法中，例如日本專利公報特開2003-290992中係揭示一種使用引線架(lead frame)的表面安裝電容器之製造方法。該方法係藉由電阻熔接等將線圈端部接合於引線架。之後，以封裝材將線圈整體封裝而得成形體。將從該成形體露出的引線架予以加工而形成外部電極。

近年來，關於電子機器之小型化和高性能化的技術革新相當顯著。伴隨於此，表面安裝電感器等之電子零件係出現對於高性能化和小型化、低價化等的需求。然而，習知之使用引線架的方法中，其引線架的損失(lose)部分多而成為導致成本上升的原因。另外，即使藉由電阻熔接等方法而將線圈端部接合於引線架，也可能因線圈之回彈(springback)現象而產生線圈端部與引線架間之接合部剝離的情形。

(發明所欲解決的課題)

因此，如日本專利公報特開2003-282346和特開2005-294661所示，提案有一種對線圈端部進行加工而作為外部電極的方法。於日本專利公報特開2003-282346之方法中係使用上下一對的成型模具。藉由將線圈端部夾持於該上下一對之成型模具間之端子拉出部而固定線圈。然而，於製作小型表面安裝電感器的情形時，為了獲得預定圈數而必須令使用於線圈的線材變細。若線材過細則不易僅利用線圈之端部來固定。故難以使用上述方法製作小型表面安裝電感器。更且，於該方法中，必須依每個所使用的線材之線徑而變更成型模具之端子拉出部的尺寸。

另一方面，於日本專利公報特開2005-294661之方法中係將線圈端部往下方彎曲。以使該端部之外側面抵接於成型模具內之內側面的方式將線圈配至於成型模具內。於成型模具內填充封裝材，且以封裝材埋設線圈。然而，該方法係必須以端部將線圈之捲繞部支撐為中空。因此，線圈之端部必須要有某種程度的強度。若以細線材製作線圈，則強度不足的線圈端部難以將捲繞部支撐為中空。另外，於填充封裝材時也會有線圈產生位置偏移或變形的情形。因此，難以利用該方法製作小型的表面安裝電感器。

本發明之目的在於提供一種實現線圈端部與外部電極間之良好接合之廉價且小型的表面安裝電感器之製造方法。另外，本發明之另一目的在於提供上述表面安裝電感器。

(解決課題的手段)

為了解決上述課題，本發明之表面安裝電感器係使用成型模具而藉由含有樹脂和填充材的封裝材將線圈予以封裝。使用將該封裝材預先成形為於平板形狀之周緣部具有柱狀凸部的形狀而製得的板材(tablet)。使用將剖面為平角形狀的導線捲繞而成的上述線圈。將板材及線圈裝設於成型模具。此時，線圈載置於板材上，而形成使線圈之兩端部沿著該板材之柱狀凸部的外側側面而被夾持於與該成型模具之內壁面之間的狀態。使該線圈與該封裝材一體化而形成成形體。以與線圈之兩端部從成形體之表面露出的部分電性連接的方式，將外部電極設置於該成形體之表面或外周。

(發明之效果)

依據本發明之表面安裝電感器之製造方法，可容易地製得小型的表面安裝電感器。而且，可將線圈之兩端部的至少一部分埋設於成形體之預定位置而固定。更且，由於可使兩端部之平面露出於成形體之表面，故可以得到與外部電極間的良好接合面積。

由於並未以成型模具來夾持線圈之端部，因此能以簡單之構造廉價地製作成型模具。

以下，說明本發明之表面安裝電感器之製造方法的實施例。

(第1實施例)

參照第1圖至第7圖，對本發明之表面安裝電感器之製造方法的第1實施例進行說明。首先，說明在第1實施例所使用的空芯線圈。第1圖係顯示在第1實施例所使用的空芯線圈之斜視圖。如第1圖所示，於第1實施例所使用的空芯線圈1係藉由將平角線捲繞成2段漩渦狀而得者。空芯線圈1係以使其兩端部1a之兩方成為最外周的方式形成。更且，兩端部1a係被拉出至空芯線圈1之同側面側。

接著，對於在第1實施例所使用的封裝材進行說明。本實施例之封裝材係將鐵系金屬磁性粉末與環氧樹脂混合而成者。使用該封裝材製作板材(tablet)。第2圖係顯示第1實施例之板材的斜視圖。如第2圖所示，板材2係具有平面部2a與2個柱狀凸部2b。2個柱狀凸部2b係設於平面部2a之一端部。之後，板材2係於加壓成型後進行熱處理而使封裝材成為半硬化狀態。

接著，說明第1實施例之表面安裝電感器之製造方法。首先，說明關於空芯線圈1與板材2之配置關係。第3圖係顯示說明第1實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。第4A圖與第4B圖係顯示第1實施例之成型模具中的空芯線圈與板材的配置。第4A圖為俯視圖，第4B圖為相對於第4A圖之線A-B-C的組合剖面圖。如第3B圖所示，將空芯線圈1載置於板材2之平面部2a上。之後，將空芯線圈1之兩端部1a分別以沿著板材2之柱狀凸部2b之外側側面的方式配置。

如第4A圖及第4B圖所示，第1實施例係使用具有上模具3和下模具4的成型模具。上模具3係由第1上模具3a和第2上模具3b所構成。下模具4係藉由與上模具3組合而形成成型模具之底面部。於該成型模具內配置載置有空芯線圈1的板材2。若如上所述地配置板材2，則空芯線圈1即可藉由板材2之厚度而在成型模具內配置於適當高度。而且，空芯線圈1之兩端部1a係形成被板材2之柱狀凸部2b和第2模具之上模具3b之內壁面所挾持的狀態，而將空芯線圈1之兩端部1a固定於適當位置。

第5圖係說明第1實施例之表面安裝電感器之製造方法之一部分的剖面圖。又，第5圖係顯示相對於第4A圖之線A-B-C之在各階段的部面。第6圖係顯示第1實施例之成形體的斜視圖。第7圖係顯示第1實施例之表面安裝電感器之斜視圖。

如第5圖(a)所示，以從成型模具之開口部(上模具3之開口部)覆蓋空芯線圈1的方式預先裝填預先成形的未硬化板狀板材5並將成型模具預熱。於本實施例中作為預先成形封裝材使用的板狀板材5係將與製作板材2時相同組成的封裝材預先成形成板狀而成者。另外，本實施例中係將成型模具預熱至封裝材的軟化溫度以上而使板材2與板狀板材5成為軟化狀態。

如第5圖(b)所示，從成型模具之開口部裝設(set)衝床(punch)6。如第5圖(c)所示，使用衝床6進行加壓而使板材2與板狀板材5一體化且使封裝材7硬化。此時，板材2與板狀板材5為軟化狀態而可容易地封裝空芯線圈1。如此，空芯線圈1之兩端部1a不會產生位置偏移，且在至少其一部分埋沒於封裝材7中的狀態下被封裝。

從成型模具取出使封裝材7硬化而得的成形體。如第6圖所示，形成於成形體的表面露出有空芯線圈1之端部1a的平面的狀態。以與端部1a連接的方式於成形體之表面塗布導電性樹脂。接著，進行鍍覆處理而形成外部電極8，而得到如第7圖所示的表面安裝電感器。又，藉由鍍覆處理而形成的電極係只要為從Ni、Sn、Cu、Au、Pd等適當選擇1種或複數種而形成者即可。

(第2實施例)

參照第8圖至第12圖，對於本發明之表面安裝電感器之製造方法的第2實施例進行說明。於第2實施例中，係使用與於第1實施例中所使用之平角線相同組成的封裝材。又，以下省略與第1實施例之共通部分的說明。

第8圖係說明第2實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。於第2實施例所使用的空芯線圈11係以與第1實施例相同的方式將平角線捲繞為2段漩渦狀而得者。空芯線圈11係形成為其兩端部11a的雙方皆為最外周。於第2實施例所使用的板材12係預先成形為具有平面部12a及與其兩端部相對向的2個柱狀凸部12b的形狀。如第8圖所示，空芯線圈11係載置於板材12之平面部12a上，其兩端部11a係分別沿著板材12之柱狀凸部12b之外側側面配置。

第9A圖與第9B圖係顯示第2實施例之成型模具中的空芯線圈與板材之配置。第9A圖為俯視圖，第9B圖為對應於第9A圖之線A-B的剖面圖。如第9A圖和第9B圖所示，第2實施例係使用具有上模具13和下模具14的成型模具。上模具13係由第1上模具13a和第2上模具13b所構成。下模具14係藉由與上模具13組合而形成成型模具之底面部。於該成型模具內配置載置有空芯線圈11的板材12。藉由如上所述地配置板材12，空芯線圈11係形成一方端部11a被柱狀凸部12b和第1上模具13a之內壁面所挾持，另一方端部11a則被柱狀凸部12b和第2上模具13b之內壁面所挾持的狀態。藉此，空芯線圈11係在成型模具內配置於適當高度且兩端部11a被固定於適當位置。

第10圖係說明第2實施例之表面安裝電感器之製造方法之一部分的剖面圖。又，第10圖係表示相對於第9A圖之線A-B之在各階段的剖面。第11圖係顯示第2實施例之成形體的斜視圖。第12圖顯示第2實施例之表面安裝電感器之斜視圖。

如第10圖(a)所示，從成型模具之開口部(上模具13之開口部)將秤重預定重量的粉末狀封裝材15投入至空芯線圈11上。於本實施例中係使用將與製作板材12時相同組成的封裝材作成粉末狀者作為粉末狀封裝材15。板材12與粉末狀封裝材15係未硬化或半硬化狀態。

如第10圖(b)所示，從成型模具之開口部裝設(set)衝頭(punch)16。如第10圖(c)所示，藉由使用衝頭16並利用壓粉成形法使板材12與粉末狀封裝材15一體化且使封裝材17硬化。此時，板材12係再成形，而與粉末狀封裝材15一起將空芯線圈11予以封裝。如此，空芯線圈11之端部11a不會產生位置偏移，且在至少其一部分埋沒於封裝材17中的狀態下被封裝。

從成型模具取出使封裝材17硬化而得之第11圖所示之成形體。如第11圖所示，形成於成形體相對向的側面露出有空芯線圈11之端部11a的平面的狀態。利用焊料等而以與端部11a連接的方式安裝金屬端子等外部電極18，而得到如第12圖所示的表面安裝電感器。又，金屬端子係可使用磷青銅板或銅板等來製作，亦可視需要而施行銅鍍覆處理等。

(其他變形實施例)

參照第13圖而對於其他變形實施例進行說明。第13圖示係說明變形實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。

如第13圖(a)所示，只要於板材22之平面部22a的四角隅設置柱狀凸部22b，則於封裝空芯線圈21時容易均等地進行封裝材之填充加壓而使空芯線圈21不易產生更大的位置偏移，而可得到成形精確度高的表面安裝電感器。

如第13圖(b)所示，若板材32之柱狀凸部32b為如包圍空芯線圈31般的形狀，則容易進行空芯線圈31之定位。且於封裝空芯線圈31時不易產生位置偏移，而可得到成形精確度高的表面安裝電感器。另外，藉由將柱狀凸部32b不僅限於角落部地形成於整體側面，即可提昇板材之強度且減低工程中的破損。另外，如第13圖(b)所示，若將空芯線圈31之端部31a沿著形成板材之角部的2側面之兩方配置，則端部31a露出於所製得的成形體之表面的面積將變大。因此，可充分地獲得空芯線圈與外部電極間的接合面積，而可製得接觸電阻較少的表面安裝電感器。

如第13圖(c)所示，若於板材42設置空芯線圈41之定位用的柱狀凸部42c，則易於進行空芯線圈41之定位。且將空芯線圈41封裝時不易產生位置偏移而可製得成型精確度高的表面安裝電感器。

於上述實施例中，係使用鐵系金屬磁性粉末作為封裝材，使用環氧樹脂作為樹脂。藉由使用鐵系金屬磁性粉末而可製作直流重疊特性優良的表面安裝電感器。然而不限於此，例如亦可使用鐵氧體(ferrite)系導磁性粉末或玻璃粉等作為填充物。而且，亦可使用聚醯亞胺(polyimide)樹脂或酚(phenol)樹脂等熱硬化性樹脂或聚乙烯(polyethylene)樹脂或聚醯胺(polyamide)樹脂等熱可塑性樹脂。

於上述實施例中雖使板材於半硬化狀態下預先成形，但不限於此其亦可為未硬化狀態。另外，雖將板材之柱狀凸部預先成形為角柱狀，但亦可配合用途而適當變更為於側面具有彎曲面的構造等。另外，柱狀凸部亦可形成為包圍板材之周緣部。

雖於上述實施例中使用捲繞成2段漩渦狀的空芯線圈作為線圈，但不限於此，例如亦可使用沿邊(edgewise)捲繞等捲繞方法或橢圓、矩形等形狀的線圈。

於第1實施例中，雖使用未硬化的板狀板材作為預先成形封裝材。但預先成形封裝材亦可預先成形為T型或E型等形狀而不限於板狀。另外，預先成形封裝材並非為未硬化狀態，亦可為半硬化狀態。且其成形方法亦可配合用途而適當選擇加壓成形法或從片狀成形物切出等。

1、11、21、31、41．．．空芯線圈

1a、11a、21a、31a、41a．．．端部

2、12、22、32、42．．．板材

2a、12a、22a、32a、42a．．．平面部

2b、12b、22b、32b、42b、42c．．．柱狀凸部

3、13．．．上模具

3a、13a．．．第1上模具

3b、13b．．．第2上模具

4、14．．．下模具

5．．．板狀板材

6、16．．．衝床

7、17．．．封裝材

8．．．外部電極

15．．．粉末狀封裝材

第1圖為本發明第1實施形態所使用的空芯線圈之斜視圖。

第2圖為本發明第1實施形態之板材的斜視圖。

第3圖為說明本發明第1實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。

第4A圖為表示本發明第1實施例之成型模具中的空芯線圈和板材之配置的俯視圖。

第4B圖為對應於第4A圖之線A-B-C的組合剖面圖。

第5圖(a)至(c)為表示本發明第1實施例之表面安裝電感器之製造方法之一部分的剖面圖。

第6圖為本發明之第1實施例之成形體的斜視圖。

第7圖為本發明之第2實施例之表面安裝電感器的斜視圖。

第8圖為說明本發明第2實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。

第9A圖為表示本發明第2實施例之成型模具中的空芯線圈和板材之配置的俯視圖。

第9B圖為對應於第9A圖之線A-B的組合剖面圖。

第10圖(a)至(c)為表示本發明第2實施例之表面安裝電感器之製造方法之一部分的剖面圖。

第11圖為本發明之第2實施例之成形體的斜視圖。

第12圖為本發明之第2實施例之表面安裝電感器的斜視圖。

第13圖(a)至(c)為表示本發明之變形實施例之空芯線圈與板材之配置關係的斜視圖。

1．．．空芯線圈

1a．．．端部

2a．．．平面部

2b．．．柱狀凸部

Claims (7)

1. 一種表面安裝電感器之製造方法，係使用成型模具而藉由含有樹脂和填充材的封裝材將線圈予以封裝，該表面安裝電感器之製造方法之特徵為：使用以該封裝材預先成形為於平板形狀之周緣部具有柱狀凸部的形狀的板材、以及將剖面為平角形狀的導線捲繞而成的上述線圈；將該線圈載置於該板材，且在使該線圈之兩端部沿著該板材之柱狀凸部的外側側面而被夾持於與該成型模具之內壁面之間的狀態下使該線圈與該封裝材一體化而形成成形體；將與於該成形體之表面露出有該線圈之兩端部的至少一部分之部分相連接的外部電極設置於該成形體之表面或外周。
2. 如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造方法，其中，於前述封裝材中，前述樹脂係具有熱硬化性樹脂，前述板材為未硬化狀態或半硬化狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造方法，其中，前述封裝材係具有預先成形封裝材或粉末狀封裝材，且與前述板材一同將前述線圈予以封裝。
4. 如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造方法，其中，於前述板材中，前述柱狀凸部係形成於複數個部位。
5. 如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造 方法，其中，前述填充材係由導磁性材料所構成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造方法，其中，係採用樹脂成形法或壓粉成形法。
7. 一種表面安裝電感器，係使用申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器之製造方法而製作。