TWI428941B - The forming method of inductance element - Google Patents

Description

電感元件之成型方法

本發明係提供一種電感元件之成型方法，尤指成型薄形狀電感元件具良好導磁效果之成型方法，透過上、下模穴分別填注鐵矽合金材料、扁平狀線圈，經過沖壓、擠製、固化成型後，即縮減電感元件厚度、縮減整體體積，但具有良好導磁性。

按，在眾多的電子元件中，電感元件係屬於輔助性質，而主要作用在於阻礙電流的變化，藉以維持電子產品的穩定性，則電感元件的結構形式可依應用線路搭配不同，設計出不同構造，且在目前常用之電感元件，其應用之模式大概分為二大類，一為訊號用途，例如：能量儲存及抑制瞬間電流等，另一類即為雜訊抑制用途，例如：防電磁干擾之抑制(Electromagnetic Disturbance，EMI)及雜訊濾波等功能。

而電感元件的特性係受到鐵芯材料所影響，鐵芯位於電感內部線圈中心位置處，並分為陶瓷及鐵氧體材料，且陶瓷鐵芯為應用於訊號用途，如：陶瓷繞線電感及積層陶瓷電感；至於鐵氧鐵芯則用於抑制電瓷干擾，如：扼流器(Power Choke)、陶鐵磁珠(Ferrite Bead，FB)及磁鐵芯(Ferrite Core)。

且電感元件依構造可分為繞線型及積層型，其中又以繞線型為最普遍使用之技術，因具有損耗小、容許電流大、簡單、成本低等優點，但其結構卻受到限制無法小型化；惟，根據電磁理論，以線圈捲繞鐵芯即為電感組件，傳統型式電感元件大都利用繞線型式生產，係可利用線圈的粗細，控制耐電流的程度，亦可藉由線圈捲繞圈數以調整電感值，設計上具有較大的彈性空間，但體積不易縮小則是最大的缺點。

則在傳統習知鐵矽合金製造電感元件之方法，係透過利用片狀或塊狀的鐵矽合金材料，藉由組裝方式成型電感元件，請參閱第十三圖所示，係為習知電感元件之側視剖面圖，傳統習知的電感元件A，係於線圈A1外部組設片狀或塊狀之鐵矽合金材料A2，而鐵矽合金材料A2於內、外表面皆形成絕緣層A3，於組設時必須透過點膠黏合加工，但作業步驟繁瑣、複雜，導致成本增加；另，透過組裝方式成型電感元件A，將線圈A1透過通孔A11套合於鐵矽合金材料2內，則難免會在線圈A1與鐵矽合金材料A2間，存在有空隙A4，便容易於線圈A1外圍形成較大的磁路徑(Le)，並於線圈A1的通孔A11內圓周受到空隙A4的影響，產生較小的截面積，即使的線圈A1造成較大的電磁率損耗，因此，傳統電感元件A並無法減少線圈A1捲繞的圈數，也不能選用太細的線圈A1，則相對使得材料的負擔、成本都提高。

是以，如何解決習知電感元件電磁率損耗大、體積不易縮減之問題與缺失，且因使用線圈的材料而造成本提高等問題，即為本發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究、改善之方向所在。

故，發明人有鑑於上述習用電子元件的散熱功效之不足與缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，更以從事此行業多年的經驗，透過不斷的構思、修改，始設計出此種不使用線圈而降低電感元件製造成本，且藉由扁平狀線圈縮減電感元件的體積、並減少電磁損耗之電感元件之成型方法之發明專利誕生。

本發明之主要目的乃在於該電感元件之成型步驟，係於模具的下模之下模穴內，填注適量之鐵矽合金材料、並堆置成型於線路板上之扁平狀線圈，且扁平狀線圈的二極腳，為分別延伸至外側之二容置槽內，再於下模上方堆疊上模並疊壓於二側極腳上，而於上模的上模穴注入適量鐵矽合金材料，以覆蓋於扁平狀線圈上，並透過沖頭穿入上模穴，沖壓上、下模穴內之鐵矽合金材料，將鐵矽合金材料、扁平狀線圈相互融合成一體，並經加工固化成型，即成型為電感元件，利用扁平狀線圈減縮電感元件之體積厚度，成型具有低損耗、高導磁率之電感元件。

本發明之次要目的乃在於該扁平狀線圈，係成型於線路板上，且於線路板上成型為渦捲式線圈、環形線圈、矩形線圈或幾何形狀線圈或多邊形狀線圈等，各種型式之線圈，並於扁平狀線圈的二端分別延伸出極腳，而二極腳分別延伸出線路板外側，並呈表面黏著型式之極腳。

本發明之再一目的乃在於該電感元件的鐵矽合金材料內，係結合成型於線路板上之扁平狀線圈，可有效減縮電感元件的厚度，並降低電感元件的製造成本。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵、功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四、五、六、七、八圖所示，係為本發明之製造流程圖、加工作業側視圖(一)、加工作業側視圖(二)、加工作業側視圖(三)、加工作業側視圖(四)、加工作業側視圖(五)、加工作業側視圖(六)、扁平狀線圈之立體外觀圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之電感元件係包括鐵矽合金材料1、線圈2，其加工成型之步驟為：

(100)將預設數量之鐵矽合金材料1，填注入模具3的下模31之下模穴310內。

(101)且將成型於線路板21上之扁平狀線圈2，置入下模穴310內，且堆置於鐵矽合金材料1上方，且扁平狀線圈2的二極腳22、23，則分別延伸至下模穴310外側之二容置槽3101、3102內。

(102)將模具3的上模32堆疊於下模31上方，上模32並疊壓於扁平狀線圈2二側極腳22、23上。

(103)則由上模32的上模穴320，再注入預設數量之鐵矽合金材料1，且覆蓋於下模穴310之扁平狀線圈2上。

(104)透過上模32之上模穴320供沖頭33穿入，而由沖頭33沖壓上模穴320、下模穴310內之鐵矽合金材料1。

(105)待上模穴320與下模穴310內之鐵矽合金材料1、扁平狀線圈2相互融合成一體，並經過加工而固化成型，且扁平狀線圈2的二側極腳22、23，則分別延伸出鐵矽合金材料1外，位於線路板21的相同表面二側或相異表面二側。

(106)透過鐵矽合金材料1、扁平狀線圈2一體成型為電感元件。

上述鐵矽合金材料1，係呈粉末、砂粒狀，經由送料裝置11運送，並移動至下模31之下模穴310處，再將鐵矽合金材料1填注入下模穴310中，依據下模穴310的容量填注適量鐵矽合金材料1，並於下模穴310的鐵矽合金材料1上置放成型於線路板21上之扁平狀線圈2，並供扁平狀線圈2二端向外延伸之極腳22、23，分別延伸至下模穴310外側的容置槽3101、3102內，即可利用上模32堆疊於下模31上方，且以上模32疊壓在扁平狀線圈2的二極腳22、23上，可限位扁平狀線圈2、線路板21及二極挑腳22、23不致偏移，則可再由上模32的上模穴320供送料裝置11，進行填注鐵矽合金材料1於上模穴320內，並覆蓋於下模穴310之鐵矽合金材料1及扁平狀線圈2上，即可達到利用鐵矽合金材料1包覆扁平狀線圈2之目的，且因扁平狀線圈2體積薄、小，即可配合少量的鐵矽合金材料1，即可包覆扁平狀線圈2，並供扁平狀線圈2二側極腳22、23分別延伸出線路板21的相同表面二側，或者該扁平狀線圈2二側極腳22、23分別延伸出線路板21的相異表面二側(請同時參閱第七、八、十一、十二圖所示)，且可降低製造成本、加速製造流程，且成型厚度較薄、體積縮減之電感元件，更降低電感元件的製造成本。

且上述扁平狀線圈2，係成型於線路板21上，且於線路板21上可利用藥劑蝕刻、電鍍或機械加工銑削或貼附等方式，利用金屬材料(如：銅、鋁、銅鋁合金或其它金屬或其它金屬合金材料等)成型為渦捲式線圈、環形線圈、矩形線圈或幾何形狀線圈或多邊形狀線圈等，各種型式之線圈2，並於扁平狀線圈2的二端分別延伸出極腳22、23，可在同一平面或相異平面延伸出線路板21外側(請同時參閱第七、八、十一、十二圖所示)，而二極腳22、23分別延伸出線路板21外側，並呈表面黏著型式之極腳22、23；且扁平狀線圈2成平面狀的延展、擴張，為形成較大的截面積，可降低電磁損耗、提升電磁感應的導磁率，並降低功率損耗，加強電感元件的電感效能。

而模具3之上模32，為於上模穴320中，供沖頭33或動式穿入，並供沖頭33由上模穴320朝下模穴310內沖擊、擠壓，將位於上模穴320、下模穴310內之鐵矽合金材料1沖壓予以緊實，不會產生孔洞或間隙，且可將扁平狀線圈2夾緊於鐵矽合金材料1中，即可透過固化成型之加工作業，以高溫燒結方式、高週波加工或紫外線照射等方式，使鐵矽合金材料1內部的水分除去，將鐵矽合金材料1與扁平狀線圈2結合，即可一體成型為電感元件(請同時參閱第七圖所示)。

請參閱第七、八、九、十、十一、十二圖所示，係為本發明之加工作業側視圖(六)、扁平狀線圈之立體外觀圖、電感元件之立體外觀圖、電感元件之側視剖面圖、較佳實施例之側視剖面圖、較佳實施例之立體外觀圖，由圖中所示可以清楚看出，為將模具3的上模穴320、下模穴310中一體成型的電感元件，進行退模程序(Unloading the Working Article)，而由上模穴320、下模穴310中將電感元件取出後，進行絕緣處理的後續加工，且成型後之電感元件因包覆在鐵矽合金材料1中的扁平狀線圈2，可縮減電感元件的大部分厚度，成型為符合電子元件輕、薄、短、小的訴求理念。

而扁平狀線圈2，為於線路板21二側向外延伸出極腳22、23，且二極腳22、23為可由線路板21的相同平面向外延伸，亦可供二極腳22、23由線路板21的相異表面分別向外延伸，可視扁平狀線圈2的使用模式，調整二極腳22、23的延伸方向與位置。

是以，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此侷限本發明之專利範圍，本發明之電感元件成型方法，係利用模具3的下模31之下模穴310，填注適量的鐵矽合金材料1，再將成型於線路板21上之扁平狀線圈2，疊置於下模穴310的鐵矽合金材料1上，並使扁平狀線圈2的二極腳22、23分別延伸出下模穴310外，分別置入容置槽3101、3102內，即可將上模32堆疊於下模31上方，並疊壓在扁平狀線圈2的二極腳22、23上，並由上模32的上模穴320填注適量的鐵矽合金材料1，並覆蓋於扁平線圈2，則經過沖頭33沖壓、固化成型加工作業後，成型電感元件，俾可達到縮減電感元件厚度、整體體積以降低製造成本、提升導磁率之目的，而製造符合輕、薄、短、小訴求之電感元件，則具有不佔空間之優點，故舉凡可達成前述效果之目的、功效等，及相關之設備、裝置，皆應受本發明所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

上述本發明之電感元件之成型方法，於實際使用實施時，為可具有下列各項優點，如：

(一)利用扁平狀線圈2於模具3中，被適量鐵矽合金材料1包覆，經過沖壓及固化成型加工，成型縮減厚度、體積小之電感元件，可降低製造成本、加速製造流程。

(二)鐵矽合金材料1、扁平狀線圈2在上、下模31、32的上模穴320、下模穴310中，經過沖頭33沖壓緊實，不易產生孔洞、且扁平狀線圈2截面積大，易於降低損耗、提升電磁導磁率。

故，本發明為主要針對電感元件之成型方法的設計，為藉由模具的上、下模，以下模穴填注鐵矽合金材料後，疊放扁平狀線圈，再堆疊上模後亦填注鐵矽合金材料，並經由沖頭沖壓及固化成型加工，成型縮減厚度體積之電感元件，而達到電感元件體積小、成本低、電感導磁率佳為主要保護重點，且透過扁平狀線圈可使用少量鐵矽合金材料包覆，亦達到節省製造材料、加速製造流成之效用，並成型輕、薄、短、小之電感元件，使用時不佔用太大空間，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾、替換及等效原理變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述電感元件之製造方法於實際實施、應用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼　審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發，倘若　鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1．．．鐵矽合金材料

2．．．線圈

21．．．線路板

22．．．極腳

23．．．極腳

3．．．模具

31．．．下模

310．．．下模穴

3101．．．容置槽

3102．．．容置槽

32．．．上模

320．．．上模穴

33．．．沖頭

第一圖　係為本發明之製造流程圖。

第二圖　係為本發明之加工作業側視圖(一)。

第三圖　係為本發明之加工作業側視圖(二)。

第四圖　係為本發明之加工作業側視圖(三)。

第五圖　係為本發明之加工作業側視圖(四)。

第六圖　係為本發明之加工作業側視圖(五)。

第七圖　係為本發明之加工作業側視圖(六)。

第八圖　係為本發明扁平狀線圈之立體外觀圖。

第九圖　係為本發明電感元件之立體外觀圖。

第十圖　係為本發明電感元件之側視剖面圖。

第十一圖　係為本發明較佳實施例之側視剖面圖。

第十二圖　係為本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第十三圖　係為習知電感元件之側視剖面圖。

Claims (6)

1. 一種電感元件之成型方法，為利用模具高壓沖製一體成型電感元件之方法，係包括鐵矽合金材料及扁平狀線圈，其步驟：(a)於模具的下模之下模穴內，填注預設數量之鐵矽合金材料；(b)將扁平狀線圈堆置於下模穴的鐵矽合金材料上，且扁平狀線圈的二極腳，則分別延伸至下模穴外側之二容置槽內；(c)將模具的上模堆疊於下模上方，上模並疊壓於扁平狀線圈二側極腳上；(d)則由上模的上模穴再注入預設數量之鐵矽合金材料，且覆蓋於下模穴之扁平狀線圈；(e)透過上模之上模穴供沖頭穿入，而由沖頭沖壓上、下模穴內之鐵矽合金材料；(f)待上模穴與下模穴內之鐵矽合金材料、扁平狀線圈相互融合成一體，並固化成型，且扁平狀線圈的二側極腳分別延伸出鐵矽合金材料外；(g)成型為電感元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之成型方法，其中該扁平狀線圈係於線路板上，成型為渦捲式線圈、環形線圈、矩形線圈或幾何形狀線圈或多邊形狀線圈。
3. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之成型方法，其中該扁平狀線圈係於二端分別向外延伸極腳，而二極腳分別於扁平狀線圈外側成型為表面黏著型式。
4. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之成型方法，其中該扁平狀線圈的二側極腳，分別延伸出線路板相同表面二側外部或相異表面二側外部。
5. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之成型方法，其中該模具之上模於上模穴中，設置可向下活動沖擊、擠壓於下模的下模穴之沖頭。
6. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之成型方法，其中該鐵矽合金材料、扁平狀線圈相互融合成一體之固化成型加工，係為高溫燒結。