TWI553680B

TWI553680B - 表面安裝電感器的製造方法

Info

Publication number: TWI553680B
Application number: TW102106383A
Authority: TW
Inventors: 高橋直人; 戶塚昌明; 佐佐森邦夫
Original assignee: 東光股份有限公司
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-23
Publication date: 2016-10-11
Also published as: KR20130100717A; KR101981515B1; JP5623446B2; CN103295754B; JP2013183052A; TW201346954A; CN103295754A

Description

表面安裝電感器的製造方法

本發明係關於一種小型表面安裝電感器的製造方法。

一種將捲繞有線材的線圈(coil)予以內含在核心(core)內的表面安裝電感器已被廣泛地利用。隨著近年來行動電話等之電子機器的小型化及薄型化，如表面安裝電感器的電子零件亦被要求小型化及低高度化。因此，申請人乃提出一種使用將平角導線以使其端部之兩方抽出至外周之方式捲繞成漩渦狀的線圈與預成形之錠材(tablet)的表面安裝電感器及其製造方法。

在此習知之表面安裝電感器的製造方法中，首先係將包含樹脂與填充材的密封材，預成形為在平板形狀之周緣部具有柱狀凸部的形狀來作成錠材(tablet)。接著，捲繞剖面為矩形的導線而作成線圈，且將該線圈載置於錠材上。此時，將線圈的兩端部配置成沿著錠材的柱狀凸部，且以將線圈的兩端部以夾在錠材之柱狀凸部之外側側面與成型模具之內壁面之間之方式將線圈與錠材配置於成型模具，再進一步將預成形密封材裝填於成型模具。接著，在線圈之兩端部夾在錠材之柱狀凸部之外側側面與成型模具之內壁面之間的狀態下，使用樹脂成形法或壓粉成形法將線圈與密封材一體化而獲得成形體。最後，將與線圈之兩端部之至少一部分露出於成形體之表面的部分連接的外部電極，設置在成形體的表面或外周，而獲得表面安裝電感器。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2010-245473

在習知之表面安裝電感器的製造方法中，係將包含樹脂與填充材的密封材，預先預成形為在平面形狀之周緣部具有柱狀凸部之形狀的錠材。尤其是考慮線圈的定位時，如第17圖所示，較理想的是形成錠材102為具有包圍線圈101之柱狀凸部102a的形狀。然而，欲獲得2mm見方以下尺寸的表面安裝電感器時，錠材的尺寸也要變小，柱狀凸部也不得不更薄。如此，在將錠材的尺寸縮小時，在由包含樹脂與填充材的密封材(尤其填充材含量為60Vol%以上者)所構成的錠材中，當預成形為具有柱狀凸部之複雜的形狀時，會難以確保充分的機械強度。當錠材的機械強度降低時，於搬運或裝填至成型模具時會易於產生錠材一部分的缺損或破損。當錠材的一部分缺損或破損時，即會產生內部之線圈的位置偏移或成形不良，而引起電感器的特性不良或參差不齊。因此，錠材的柱狀凸部必須確保某程度的厚度，而在習知之表面安裝電感器的製造方法中，於小型化或低高度化有其極限。

然而，只要使用混合磁性粉末與樹脂所獲得之含磁性材樹脂作為密封材來形成內含線圈的核心部，則成為閉磁路構造。磁通係從線圈的芯部往外周部以包圍線圈周圍之方式通過核心部內。當考慮此種內含線圈之核心部的磁性飽和時，核心部中之線圈的外周部只要確保與線圈之芯部的面積相等程度即可。在此，顯示以第18圖所示之習知之表面安裝電感器的製造方法所作成的核心部之上面透視圖，核心部103係形成為外周部的面積S2較芯部的面積S1還大。此係由於在習知之表面安裝電感器的製造方法情形下，必須在錠材的柱狀凸部確保某程度的厚度，且隨之不得不將核心部103之外周部的面積S2形成為較必要程度還大。再者，儘管將核心部愈小型化，線圈本體的尺寸就可愈小，但由於錠材的柱狀凸部的厚度不能薄到一定程度以下，因此上述的傾向更為顯著。

因此，本發明之目的係提供一種更小型之表面安裝電感器的製造方法。

為了解決上述間題，本發明之表面安裝電感器的製造方法係使用成型模具藉由包含樹脂與填充材的密封材來將線圈密封。將密封材預成形為在平板形狀之周緣部具有柱狀凸部之形狀而形成錠材。捲繞剖面為矩形的導線而形成線圈。在錠材載置線圈，且使線圈之兩端部沿著錠材之柱狀凸部之外側側面而配置於成型模具。再者，在線圈之兩端部夾在錠材之柱狀凸部之外側側面與成型模具之內壁面之間的狀態下，使用樹脂成形法或壓粉成形法將線圈與密封材一體化而形成核心部。將核心部之露出線圈之兩端部之表面以外之至少1個表面予以研磨或切斷而將核心部重新調整大小(resize)。將與線圈之兩端部之至少一部分露出於核心部之表面之部分連接的外部電極，設在核心部之表面或外周。

本發明之表面安裝電感器的製造方法，係實現表面安裝電感器更進一步的小型化及低高度化。或者，只要作成與習知相同尺寸的表面安裝電感器，就可較習知更增大內建的線圈，或選擇較粗的線材。藉此，可實現直流電阻降低及電感值提升等之表面安裝電感器的特性提升。

1、11、101‧‧‧線圈

1a、11a‧‧‧捲繞部

1b、11b‧‧‧端部

2、12、102‧‧‧錠材

2a、12a、102a‧‧‧柱狀凸部

3‧‧‧板狀錠材

4、14‧‧‧模具

4a、4b、14a、14b‧‧‧組合模模具

5、15‧‧‧下模

6、16‧‧‧衝頭

7、17、103‧‧‧核心部

8、18‧‧‧外部電極

13‧‧‧粉末狀密封材

S1、S2‧‧‧面積

第1圖係為在本發明之第1實施例中所使用之線圈的斜視圖。

第2圖係為顯示本發明之第1實施例之線圈與錠材與板狀錠材之配置的斜視圖。

第3圖係為顯示本發明之第1實施例之成型模具中之線圈與錠材之配置的上面圖。

第4圖係為說明本發明之第1實施例之製造方法之將線圈與錠材配置於成型模具之步驟的剖面圖，其係與第3圖之A-B-C-D組合剖面對應。

第5圖係為說明本發明之第1實施例之製造方法之核心部之成形步驟的剖面圖，其係與第3圖之A-B-C-D組合剖面對應。

第6圖係為本發明之第1實施例之重新調整大小前之核心部的斜視圖。

第7圖係為本發明之第1實施例之重新調整大小後之核心部的上面透視圖。

第8圖係為本發明之第1實施例之重新調整大小後之核心部的斜視圖。

第9圖係為本發明之第1實施例之表面安裝電感器的斜視圖。

第10圖係為在本發明之第2實施例中所使用之線圈的斜視圖。

第11圖係為顯示本發明之第2實施例之線圈與錠材之配置的斜視圖。

第12圖係為顯示本發明之第2實施例之成型模具中之線圈與錠材之配置的上面圖。

第13圖(a)至(c)係為說明本發明之第2實施例之製造步驟的一部分的剖面圖，其係顯示第12圖之A-B-C-D組合剖面之各階段的情形。

第14圖係為本發明之第2實施例之重新調整大小前之核心部的斜視圖。

第15圖係為本發明之第2實施例之重新調整大小後之核心部的斜視圖。

第16圖係為本發明之第2實施例之表面安裝電感器的斜視圖。

第17圖係為說明習知之錠材的斜視圖。

第18圖係為習知之核心部的上面透視圖。

以下參照圖式來說明本發明之表面安裝電感器的製造方法。

(實施例) (第1實施例)

參照第1圖至第9圖來說明本發明之表面安裝電感器之製造方法的第1實施例。首先說明在第1實施例中所使用的線圈。第1圖係顯示在第1實施例所使用之線圈的斜視圖。如第1圖所示，將平角線以兩端部1b成為最外周之方式捲繞成2段的外外捲而形成捲繞部1a以獲得線圈1。端部1b係設成抽出為隔著捲繞部1a相對向。

接著說明第1實施例中所使用的密封材。在本實施例中，係使用混合了鐵系金屬磁性粉末與環氧(epoxy)樹脂者作為密封材。使用此密封材來作成錠材。第2圖係顯示第1實施例之線圈與錠材與板狀錠材的配置關係。錠材2與板狀錠材3係以加壓成型來作成。在本實施例中，為了提高錠材2的強度，進一步進行熱處理將密封材作成半硬化狀態。如第2圖所示，錠材2係以包圍線圈1之方式形成為在平面部的周緣具有2個柱狀凸部2a的形狀。線圈1的兩端部1b係配置成沿著柱狀凸部2a的外側側面。

接著說明第1實施例之製造方法之將線圈與錠材配置於成型模具的步驟。第3圖及第4圖係顯示成型模具中之線圈與錠材的配置。另外，第4圖係為與第3圖之A-B-C-D組合剖面對應的剖面圖。如第3圖及第4圖所示，在第1實施例中，係使用具有由組合模模具4a與組合模模具4b所構成的模具4、下模5、及衝頭(punch)6的成型模具。在該成型模具內裝填配置有線圈1的錠材2、及在該錠材2上裝填板狀錠材3。以此方式配置線圈1與錠材2，則線圈1即依錠材2之平面部的厚度而在成型模具內配置成適當的高度。再者，線圈1的兩端部1b係成為被錠材2之柱狀凸部2a與模具4b之內壁面所包夾的狀態，而線圈1的兩端部1b係在適當的位置被固定。然後，安置衝頭6將成型模具預熱。在本實施例中，係將成型模具預熱至密封材之軟化溫度以上，使錠材2與板狀錠材3成為軟化狀態。

接著說明第1實施例之製造方法之形成核心部的步驟。第5圖係顯示說明第1實施例之製造方法之核心部之成形步驟的剖面圖。另外，第5圖的剖面圖係與第 3圖之A-B-C-D組合剖面對應。如第5圖所示，使用衝頭6加壓使錠材2與板狀錠材3一體化，且使密封材硬化。此時，錠材2與板狀錠材3係軟化狀態，易於將線圈1密封。再者，線圈1之兩端部1b係在位置未偏移下，在至少其一部分埋沒於密封材中的狀態下被密封。然後，將硬化密封材所獲得的核心部7從成型模具取出。如第6圖所示，係在核心部7的表面露出有線圈1之端部1b之平面的狀態。

接著說明核心部的重新調整大小步驟。第7圖及第8圖係顯示重新調整大小之後的核心部。如第7圖及第8圖所示，在第1實施例中係對核心部7之未露出線圈之端部1b的2個側面進行研磨，而將核心部7重新調整大小。此時，如第7圖所示，只要將核心部7重新調整大小俾使在核心部7中線圈1之外周部的面積S2成為至線圈1之芯部之面積S1的範圍即可，更佳為重新調整大小使S1與S2成為相同程度。

最後，在核心部7的表面塗佈導電性樹脂，以與露出於核心部7之表面的端部1b連接。在本實施例中，係使用印刷法以相對向之方式在端部1b露出的2個側面與底面的一部分塗佈成L字形。接下來，進行鍍覆處理而形成外部電極8以獲得第9圖所示的表面安裝電感器。另外，藉由鍍覆處理所形成的電極，只要從Ni、Sn、Cu、Au、Pd等適當選擇1個或複數個形成即可。

(第2實施例)

參照第10圖至第16圖說明本發明之表面安裝電感器之製造方法的第2實施例。在第2實施例中，係使用與在第1實施例所使用之密封材相同組成者。另外，與第1實施例共通部分的說明予以省略。

首先說明在第2實施例中所使用的線圈。第10圖係顯示在第2實施例中所使用之線圈的斜視圖。如第10圖所示，線圈1係將平角線捲繞成2段的外外捲而獲得。端部1b係抽出於線圈1的相同側面側。

接著說明在第2實施例中所使用的錠材。第11圖係顯示說明第2實施例之線圈與錠材之配置的斜視圖。將密封材加壓成形來作成錠材12。在本實施例中，錠材12係在未硬化狀態下使用。如第11圖所示，錠材12係以包圍線圈11之方式形成為在平面部的周緣具有柱狀凸部12a的形狀。線圈11的兩端部11b係配置成沿著柱狀凸部12a之外側側面被抽出至錠材12之相同的側面。

接著說明第2實施例之製造方法之將線圈與錠材配置於成型模具的步驟與形成核心部的步驟。第12圖係顯示成型模具中之線圈與錠材的配置。第13圖係顯示說明第2實施例之製造步驟之一部分的剖面圖。另外，第13圖的剖面係與第12圖的A-B-C-D組合剖面對應。如第12圖與第13圖(a)所示，在第2實施例中，係使用具有由組合模模具14a與組合模模具14b所構成的模具14、下模15、衝壓機16的成型模具。在此成型模具內裝填配置有線圈11的錠材12。

接著如第13圖(b)所示，在線圈11與錠材12上投入秤量預定量的粉末狀密封材13，且安置衝頭16。在本實施例中，係使用將與作成錠材12時相同組成的密封材作成粉末狀者來作為粉末狀密封材。再者，粉末狀密封材只要與錠材同樣成形為未硬化，或半硬化狀態即可。

接著如第13圖(c)所示，使用衝頭16藉由壓粉成形法使錠材12與粉末狀密封材13一體化而形成核心部17。此時，錠材12係再成形，與粉末狀密封材13一同將線圈11密封。然後，線圈11之端部11b係在位置未偏移下，在至少其一部分埋沒於核心部17中的狀態下被密封。在將密封材硬化後，取出成型模具，獲得第14圖所示的核心部17。本實施例的核心部，如第14圖所示，係成為在核心部17的1個側面露出有線圈11之端部11b之平面的狀態。

接著說明核心部的重新調整大小步驟。第15圖係顯示重新調整大小後之核心部的斜視圖。在第2實施例中，係對於核心部17之未露出有線圈之端部11b的3個側面與上下面進行切斷，而將核心部17予以重新調整大小。在本實施例中，係實現核心部之更進一步的小型化並且實現低高度化。此時，被切除的側面，與第1實施例相同，只要將核心部重新調整大小，以使線圈之外周部的面積成為至線圈之芯部之面積的範圍即可。然後，對於上下面，只要確保磁通通過之最小剖面積量即可，而自線圈至上面或底面的高度乘上線圈之芯部之周圍長度所獲得的面積，只要與線圈之芯部的面積相等以上即可。在本實施例的情形中，橢圓芯部的周圍長度與自線圈至上面或底面的高度的乘積，係切除了核心部，以與線圈的芯部的面積相等。

最後，在核心部17的表面塗佈導電性樹脂，以與端部11b連接。接下來，進行鍍覆處理而形成外部電極18以獲得第16圖所示的表面安裝電感器。

在上述實施例中，係使用鐵系金屬磁性粉末於填充物，且使用環氧樹脂於樹脂中作為密封材。藉由使用鐵系金屬磁性粉末即可製作直流重疊特性優異的表面安裝電感器。然而，不限定於此，例如，亦可使用鐵氧體(ferrite)系磁性粉末或玻璃粉末等作為填充物。再者，亦可使用聚醯亞胺(polyimide)樹脂或苯酚(phenol)樹脂等的熱硬化性樹脂、聚乙烯(polyethylen)樹脂或聚醯胺(polyamide)樹脂等的熱可塑性樹脂作為樹脂。此外，雖亦可組合使用鐵氧體核心等之不同種材料的核心來形成核心部，但進行研磨等時係以藉由相同材料先形成核心部的表面，對於核心部施加的應力較為均勻，故加工性優異。

在上述實施例中，雖使用捲繞成2段外外捲的空心線圈作為線圈，但不限定於此，例如也可使用沿著邊(edgewise)捲繞等的捲繞方法或圓形或矩形、梯形等之形狀的線圈。

在第1實施例中，雖使用了板狀錠材，但不限定於板狀，亦可預成形為T型或E型等的形狀。此外，亦可為半硬化狀態，而非為未硬化狀態。再者，其成形方法也只要從加壓成形法或片(sheet)狀成形物切出等配合用途來適當選擇即可。

1‧‧‧線圈

1b‧‧‧端部

7‧‧‧核心部

S1、S2‧‧‧面積

Claims

一種表面安裝電感器的製造方法，係使用成型模具藉由包含樹脂與填充材的密封材將線圈密封而成之表面安裝電感器的製造方法，該製造方法具有下列步驟：將該密封材預成形為在平板形狀之周緣部具有柱狀凸部之形狀而形成錠材的步驟；捲繞剖面為矩形之導線而形成該線圈的步驟；在該錠材載置該線圈，且使該線圈之兩端部沿著該錠材之柱狀凸部之外側側面而配置於該成型模具的步驟；在該線圈之兩端部夾在該錠材之柱狀凸部之外側側面與該成型模具之內壁面之間的狀態下，使用樹脂成形法或壓粉成形法將該線圈與該密封材一體化而形成核心部的步驟；將該核心部之露出該線圈之兩端部之側面以外之側面予以研磨或切斷，並以使前述核心部中之前述線圈之外周部的面積不會較前述線圈之芯部的面積還小的方式將該核心部重新調整大小(resize)的步驟；及將外部電極設在該核心部之表面或外周的步驟，其中，該外部電極係與該線圈之兩端部之至少一部分露出於該核心部之表面之部分連接。
如申請專利範圍第1項所述之表面安裝電感器的製造方法，其中，前述填充材係為磁性粉末。