TWI594278B - 製造電感元件之方法 - Google Patents

Description

製造電感元件之方法

本發明係關於製造一電感組件之一方法及藉由此方法製造之一電感組件。

已知製造一電感器之一方法(KR 10-1044607)。一線圈核心、一線圈外殼及由一金屬磁粉製成之一蓋係在此處製造且在具有一先前捲繞之線圈之一模具中經加壓。繞組端部經定位於因此製造之電感器之端部側的區域中。

在一進一步已知之方法(KR 10-1044608)之情況中，多個連接端子經併入一第一模具中且多個個別線圈經併入一第二模具中。兩個模具彼此疊置，且線圈連接經焊接至連接端子。

在又一進一步已知之方法(KR 10-2011-0100096)的情況中，一線圈核心、線圈外殼及線圈蓋與線圈一起加壓於一模具中。藉由濺鍍在繞組端部處形成電接觸件，繞組端部經定位於所得電感器之端部表面中。

本發明之目的係提供製造電感組件之一方法，該方法易於執行，且藉助於該方法，可同時製造多個電感組件。

為達成此目標，本發明提出具有在技術方案1中提及之特徵之一方法。本發明之發展形成附屬請求項之標的。

因此，根據方法，多個線圈經配置成彼此相鄰且經嵌入由經加 壓之鐵磁基質製成之一塊件(所有線圈所共有)中。配置於塊件中之線圈之內部使用(例如)鐵磁基質(其呈粉末之形式)充填，且接著，加壓基質粉末。此導致具有多個線圈之一塊件。引至各線圈之繞組之導線曝露且設有連接接觸件。僅該時，塊件經分割為個別電感組件，個別電感組件則通常僅含有一單一線圈。在一些情況下，亦可能分割塊件以製造含有超過一個線圈之電感組件。

多個線圈之個別線圈可與彼此相同。然而，線圈之繞組數量及形狀兩者亦可能不同於彼此。

根據本發明，在本發明之一發展中，可提供塊件僅在(例如)藉由圍繞線圈施加基質粉末且接著加壓而將線圈配置於適當位置中後形成。

然而，在具有針對各線圈之一腔之一第一例項中(該腔之形狀及大小對應於一各自線圈)藉由經加壓之基質粉末製造塊件及接著將線圈插入至腔中亦係可能的且落入本發明之背景內容中。

在本發明之一發展中，為製造線圈，可提供一模板具有經配置成彼此相鄰且彼此平行延伸之多個柱腳。接著，藉助於一適當裝置，一繞組導線可藉由圍繞個別柱腳捲繞而製造線圈。此處可提供針對多個線圈(甚至可能針對所有線圈)使用一連續導線。

一旦圍繞模板上之柱腳出現繞組，則同時此模板可用來在自鐵磁材料製造塊件期間將線圈配置於適當位置。為此，可提供模板具有在模板之柱腳上捲繞以經併入一模壓機中之線圈。接著，基質粉末經引入至模壓機中，直至柱腳完全由粉末覆蓋。接著，加壓基質粉末，此導致製造設有嵌入其中之線圈之塊件。

在本發明之一發展中，可提供模板具有待自塊件移除之柱腳，則塊件剩餘內部中空之線圈。塊件可接著轉向，且因此，引入至線圈內部之開口指向向上。在此定向中，塊件經併入至一模壓機中且引入 進一步基質粉末，則此進一步基質粉末充填線圈之內部。一後續加壓操作導致線圈核心形成且連接至塊件。作為一替代，亦可能插入一預製造之線圈核心。

在本發明之一發展中，在施加連接接觸件之前，可提供塊件之上側(即，其上導線在線圈之間延伸之側)設有線圈之間的切口。連續導線可在此等切口製造期間被切斷，且因此，同時以此方式界定線圈之繞組端部。接著切口中進行施加連接接觸件之操作(例如藉由濺鍍)，且因此，將切口之壁金屬化。

在本發明之一發展中，可提供在線圈區之間於塊件稍後欲分割以形成個別電感組件之位置處形成切口。

已證明將線圈以一矩陣狀配置按列及行配置於塊件中係尤其方便的。接著，切口僅配置於線圈之列之間以在橫向於由導線保持的路線之方向上保持精確。

接著在施加連接接觸件之前，於列中亦可能進行遮蔽。

在下文中，將參考一可能例示性實施例來解釋由本發明提出之同時製造數個電感組件之方法。

在第一例項中，利用模板1，其可使用若干次。在圖1及圖2中繪示此模板1。其含有一導線繞組板2，導線繞組板2在所繪示之實例中具有直角設計。以四個行對準之柱腳3的三個列經配置於導線繞組板2的上側上。在所繪示之實例中，所有圓柱形柱腳3具有相同直徑及相同長度(如從圖2之聚排所示)。導線繞組板2之上側上的所有柱腳3垂直延伸至導線繞組板，且因此彼此平行定向。個別柱腳3在列方向上間距係相同的，且在行方向上間距亦係相同的。柱腳3藉由一半徑合併至板2中，半徑確保(見圖14)線圈在其上定位繞組之開始端及繞組端部之側上具有一圓錐形凹口。此導致繞組端部及繞組開始端經引導出線圈超過一半徑。此防止對於繞組導線之絕緣的損害，且亦防止繞 組導線在其被嵌入於基質中時且在基質經加壓時，彎曲且受損。

接著，一導線捲繞機用於圍繞柱腳捲繞一導線4，導線4在圖3中示意性繪示之實例中延續柱腳3之一各自列。因此，針對各柱腳3製造一個線圈5。舉例而言，其等可能具有針對各線圈5之一相同數量的繞組。

替代在圖3中繪示之配置(其中針對柱腳3之各列利用一專用導線4)，亦可能具有針對所有柱腳3利用一連續導線4之一配置。

圖4示意性展示如自該側(即，自與圖2之視圖相同的方向)可見之來自圖3的捲繞模板。

導線4之突出超出導線繞組板2之側邊緣的該部分經切斷，且接著模板1經併入一示意性繪示之模壓機6中，見圖5。模板1經定向使得導線繞組板2經定位於底部，且柱腳3及線圈5突出至模壓機6之內部中。接著，一第一基質粉末7經引入至模壓機6之內部中，直至柱腳3完全隱蔽於基質粉末7中。接著，基質粉末7經加壓以形成一實心塊件，其並未詳細繪示此。舉例而言，在第一基質粉末7之此加壓操作期間，可能施加250kg/cm²之一壓力。

接著經加壓至此程度之塊件8及模板1自模壓機6移除且轉向。此後，自塊件移除模板1，線圈5現嵌入其中，見圖6。突出至塊件8中之一腔9現定位於柱腳3之前定位之處。

接著，根據圖7之塊件8(處於其轉向狀態中)再次經併入一模壓機10中，且第二基質粉末11經引入至開口中，直至線圈5之內部完全由基質粉末11充填。第二基質粉末11可不同於第一基質粉末7。亦可能使用一經預加壓之線圈核心充填腔9，其中另外使用基質粉末充填間隙。接著，再次進行加壓，直至因此形成之線圈核心連接至塊件8。舉例而言，在此第二加壓操作期間可能施加200kg/cm²之一壓力。

導致具有嵌入其中之線圈5(該等線圈各亦具有一線圈核心)且具 有在一個列之所有線圈5之間的連續導線4之一塊件8。在圖8中在示意性側視圖或在截面中繪示結果。

若必要，為達成塊件8或在模具10中自其製造之電感組件之所需尺寸，該塊件8可能設有基質粉末之另一層，接著加壓該層。此處之基質粉末可與第一基質粉末7或第二基質粉末11相同或不同。針對個別加壓操作使用具有不同磁性質之不同基質粉末可設定所製造之電感組件之一所需電感位準。舉例而言，在此第三加壓操作期間可能施加220kg/cm²之一壓力。舉例而言，在200kg/cm²與300kg/cm²之間的一壓力執行用於製造或加壓塊件8之加壓操作。

接著，均壓式加壓塊件8，此處之壓力比之前加壓操作期間之壓力(特定言之，4500kg/cm²)明顯高(例如)至少十倍。均壓式加壓操作有利地隨時間遵循一溫度與壓力量變曲線。

下一步驟係一行之所有線圈皆提供一遮罩12。接著在塊件8中線圈5之行之間形成切口13，該等切口之深度小於線圈5之深度，見圖9。切口13因此橫向延伸至由導線4保持的路線，見圖3。

接著，藉由已知方法(例如藉由濺鍍)形成電連接。此處將金屬施加至塊件8表面且至切口13之側壁。在圖10中繪示結果，其中接觸件14擱置於導線結構4與切口13兩者上。

此後，藉由在列之間及在行之間兩者引導之線圈5之切痕精確分割塊件8。此處，切痕在切口13之中心延伸。

見圖11，此導致多個電感組件15具有既在其等下側16上且在兩個相鄰側17上之各自連接接觸件14。在焊接至一印刷電路板18的情況下，則焊料19亦黏合至電感組件15之側17。因此可自垂直於印刷電路板之一方向光學偵測焊料19之存在。此容許自動缺陷偵測。

現將參考一進一步例示性實施例來解釋本發明提出之方法。此處，圖12展示一塊件101之一透視圖，塊件101係在高壓力下於方法程 序之開始處自一(特定言之)鐵磁粉末混合物製造而呈一加壓基質之形式。塊件101呈具有一平面上側102及一亦平面之下側103之一平坦矩形板之形式，下側103平行於上側102延伸。在所繪示之實例中，自上側102展開，塊件在其中已形成於八個腔104中(其等經設計呈盲孔之形式，即，各腔具有一基底105)。所繪示之實例具有兩個矩形腔104、兩個方形腔104、兩個圓形腔104及兩個橢圓形腔104。此旨在繪示塊件101可經設計用於多種不同形狀及大小之電感組件。

接著，圖13展示一線圈108之透視圖，線圈108具有在其一個軸向端部之繞組端部106、107，此係繪示在圖13之頂部。兩個繞組端部106、107經彎曲使得其等橫向延伸至線圈108之軸且向外突出超出線圈108之外輪廓。兩個繞組端部106、107亦沿線圈之一直徑延伸。如可見，繞組端部106、107經引導出繞組超過一半徑。

圖14展示自圖13之側之線圈108。此處亦可見，形成線圈繞組之繞組端部106、107突出超出線圈之外輪廓，且經定位於一共同平面中。繞組端部106形成繞組之開始端。

如所提及，來自圖12之塊件1係期望用於適應多個線圈。接著，繼續方法，所有線圈108經插入至相關腔104中。在一線圈108之情況中，如在圖13及圖14中展示，腔104經調適至線圈108，使得繞組端部106、107最終鄰接抵靠塊件101之上側102而非裝配至腔中。接著，繞組端部106、107以平面方式擱置於上側102上。

接著，圖15展示在一模壓機109中之一塊件101之配置。在第一例項中，線圈108經插入至各自腔104中，其中繞組端部106、107最終鄰接抵靠塊件101之上側102。當線圈108經插入至各自腔中時，確保繞組端部假定相對於腔之一特定定向。接著使用一粉狀基質(特定言之一鐵磁粉末)或使用一預加壓核心及額外粉末來充填各腔內之自由空間，其被充填至此粉末之一層110覆蓋遍及塊件101之上側102的程 度。繞組端部106、107經定位於該層110中。塊件101經定位於模壓機中之一支撐板111上。在箭頭113之方向上，壓力啟動模壓機109之上部分112，其中壓力保持的路線對應於一時間/壓力量變曲線。選擇此量變曲線，使得所吸收之能量無法導致對於導線絕緣或與加壓結構之損害。另外可能進行根據一預定時間/溫度量變曲線之溫度啟動。一旦已經過對應於量變曲線之時間量，則因此完成使用線圈108預加壓塊件101之操作。舉例而言，在一預加壓操作期間，施加200kg/cm²與300kg/cm²之間之範圍中之一第一壓力。

接著，塊件101自模壓機109移除，且經引入至一壓力容器114中，在圖16中示意性繪示壓力容器114。壓力容器114含有具有一上側116之一承載板115，上側116指向塊件101且其之表面品質並不超過0.1μm之一粗糙度，因此該承載板亦可稱為一拋光板。針對各腔，該上側116含有一凸出117，其呈一小型錐體之形式且形成一標記。該等錐體117之各者係與各自線圈108之繞組端部106、107之定向(特定言之與繞組之開始端)相關聯。換言之，各線圈108之繞組106之開始端經定位與一各自錐體117相對。塊件101在承載板115上定向。接著，一矽層118定位於層110上，層110已經施加於塊件101之上側102。接著，由塊件101、承載板115及矽層118組成之單元以一液密之方式適當地堆疊且(若適當)抽空。此後，壓力容器114使用液體(例如使用水)完全充填，且經受在所有側上之壓力，如藉由箭頭119指示。矽層118應在壓力啟動期間防止對繞組端部106、107之損害，繞組端部106、107經包含於層110中。壓力啟動使錐體117產生塊件101之下側103中之一互補凹入21。

在壓力啟動操作期間，亦進行溫度啟動。壓力啟動有利地根據一預定時間/壓力量變曲線而進行。溫度啟動亦可遵循一預定時間/壓力量變曲線。均壓式加壓操作期間施加之壓力明顯大於預加壓操作期 間之壓力。在一最大壓力4500kg/cm²且在20℃至100℃之一溫度範圍內(較佳地在80℃)進行均壓式加壓操作。均壓式加壓操作隨時間遵循一預定溫度量變曲線及壓力量變曲線，一所謂溫度/壓力/時間量變曲線。

在完成均壓式加壓操作後，所得設有層110之塊件自壓力容器114移除。接著，在圖17中之左部繪示結果。塊件101之下側103在其中已形成由錐體117產生之凹入121，凹入121之各者構成一標記，且經定位與線圈108之繞組之各自開始端106相對。

接著，藉助於一研磨或碾磨裝置122移除在圖17之左手端仍可見之層110之上側以至其中各線圈108之繞組端部106、107免除其等絕緣且特定言之曝露多達其等橫截面之一半之程度。此在圖17之右手部分繪示。

結果係已曝露所有線圈108之繞組端部106、107之一塊件101。接著，此等繞組端部106、107可(藉由一已知方法)設有連接接觸件。

此後，藉由分割塊件101製造電感組件，其等係所要的終端產品，見圖19。自圖18展開，圖19展示如何藉由鋸開連續塊件101而自連續塊件101製造個別電感器124。

下一圖(圖20)展示一電感器124之一透視圖。塊件101的之前下側103現形成電感器124之上側。可見此上側含有一孔121，已藉由支撐板115之錐體117製造孔121。兩個連接接觸元件126、127經施加至塊件101的之前上側(該之前上側形成電感器124之下側)且經電連接及機械連接至一各自繞組端部106、107。在接觸元件126、127與繞組端部106、107之間的此連接在圖21中繪示，圖21不繪示鐵磁材料，鐵磁材料實際上緊密地封圍線圈108。由於電感器124之上側藉由拋光承載板115加壓，故其具有一非常低位準之表面粗糙度且因此可由極小型吸夾持器可靠地夾持以達取放之目的。電感器124通常具有約1mm與 5mm之間的一邊緣長度。經設計呈一圓錐形盲孔形式之孔121係繞組之開始端106之定向之一指示，且因此電感組件124可按繞組之開始端106之所需定向自動定位。

1‧‧‧模板

2‧‧‧導線繞組板

3‧‧‧柱腳

4‧‧‧導線/導線結構

5‧‧‧線圈

6‧‧‧模壓機

7‧‧‧第一基質粉末

8‧‧‧塊件

9‧‧‧腔

10‧‧‧模壓機/模具

11‧‧‧第二基質粉末

12‧‧‧遮罩

13‧‧‧切口

14‧‧‧連接接觸件

15‧‧‧電感組件

16‧‧‧下側

17‧‧‧側

18‧‧‧印刷電路板

19‧‧‧焊料

101‧‧‧塊件

102‧‧‧上側

103‧‧‧下側

104‧‧‧腔

105‧‧‧基底

106‧‧‧繞組端部/開始端

107‧‧‧繞組端部

108‧‧‧線圈

109‧‧‧模壓機

110‧‧‧層

111‧‧‧支撐板

112‧‧‧上部分

113‧‧‧箭頭

114‧‧‧壓力容器

115‧‧‧承載板

116‧‧‧上側

117‧‧‧凸出/錐體

118‧‧‧矽層

119‧‧‧箭頭

121‧‧‧凹入/孔

122‧‧‧研磨或碾磨裝置

124‧‧‧電感器/電感組件

126‧‧‧連接接觸元件

127‧‧‧連接接觸元件

根據本發明之較佳實施例之下列描述且參考圖式，可自申請專利範圍及摘要收集本發明之進一步特徵、細節及優勢，其中該等兩者之用語藉由參考之方式併入描述內容中。不同實施例之個別特徵可在此處以任何需要之方式與彼此組合而不脫離本發明之架構。在圖式中：圖1展示用於捲繞多個線圈之一模板之一平面圖；圖2展示來自圖1之模板之一側視圖；圖3示意性展示來自圖1之模板圍繞個別柱腳已形成繞組後之平面圖；圖4展示模板(對應於圖2)已製造線圈後之側視圖；圖5示意性展示在一模壓機中之捲繞模板之配置；圖6示意性展示已移除模板後在模壓機中製造之塊件；圖7展示在一模壓機中之轉向塊件之配置；圖8展示具有自圖7之模壓機移除之線圈之塊件；圖9展示已形成切口後之塊件；圖10展示已施加連接接觸件後之塊件；圖11按一放大比例展示所製造之一電感組件之一側視圖；圖12以簡化形式展示(在此實例中)具有不同形狀之八個腔之一塊件之一透視圖；圖13展示一線圈之一透視圖；圖14展示來自圖13之線圈之側視圖；圖15展示穿過塊件之一區段，塊件具有經併入其中之線圈； 圖16展示均壓式加壓操作；圖17展示曝露線圈之繞組端部之方法步驟；圖18展示曝露繞組端部之操作結果；圖19展示由經分割之塊件製造之電感組件；圖20展示根據本發明之一電感組件之透視圖；及圖21展示處於一部分打開狀態中之來自圖20之電感組件。

14‧‧‧連接接觸件

15‧‧‧電感組件

16‧‧‧下側

17‧‧‧側

18‧‧‧印刷電路板

19‧‧‧焊料

Claims (13)

1. 一種製造電感組件(15)之方法，其具有下列方法步驟：針對經配置成彼此相鄰且具有平行線圈軸之多個線圈(5)執行一繞組操作；該等線圈(5)經嵌入於由加壓基質製成之一塊件(8)中之間隔；使用該基質來充填該塊件(8)中之該等線圈(5)之內部，該基質係呈粉末之形式；加壓該基質粉末；曝露所有該等線圈(5)之該繞組之該等兩個端部；該等線圈繞組之該等曝露端部設有連接接觸件(14)；接著，分割該塊件(8)以形成該等個別電感組件(15)，該等電感組件之各者含有至少一個線圈(5)。
2. 如請求項1之方法，其中該塊件(8)係藉由將該基質粉末圍繞經配置於其中之該等線圈(5)來加壓而形成。
3. 如請求項1之方法，其中該塊件(8)經製造具有一各自腔，其之形狀及大小至少對應於該多個線圈(5)之一個線圈(5)，且該等線圈(5)經插入至該各自腔中。
4. 如前述請求項中之一項之方法，其中為製造該等線圈(5)，利用具有多個柱腳(3)之一模板(1)，柱腳(3)經配置成彼此相鄰且彼此平行延伸且圍繞柱腳(3)捲繞一導線(4)。
5. 如請求項4之方法，其中具有捲繞在其柱腳(3)之該等線圈(5)之該模板經併入一模壓機(6)中，且接著，該基質粉末經施加至該模板(1)，且在該模壓機(6)中被加壓。
6. 如請求項5之方法，其中一旦已加壓該基質粉末，則將該模板(1)自藉由經加壓該基質粉末而產生之該塊件(8)移除，該塊件(8)經 併入一模壓機(10)中，且接著基質經充填至該模壓機(10)中以充填該等線圈(5)之內部且被加壓。
7. 如請求項6之方法，其中至少部分使用一預製造核心來充填該等線圈之該內部。
8. 如請求項1或2之方法，其中在施加該等連接接觸件(14)之前，於該塊件(8)之該上側中、於含有該等線圈(5)之該等個別區之間、沿該塊件之高度之路徑的部分處切割出切口，且該等連接接觸件(14)亦經施加至該等切口(13)之壁。
9. 如請求項8之方法，其中該等切口(13)係形成於隨後欲分割該塊件(8)以形成該等個別電感組件(15)之位置處。
10. 如請求項1或2之方法，其中將該等線圈(5)係以一矩陣狀的配置按列及行配置於該塊件(8)中。
11. 如請求項1或2之方法，其中一旦所有該等線圈(5)之該繞組之該等端部已經曝露，則形成條狀遮罩(12)。
12. 如請求項1或2之方法，其中特定言之在一充填液體之壓力容器中均壓式地加壓該塊件(8)。
13. 如請求項1或2之方法，其中曝露該等線圈繞組之該等端部之該操作係藉由機械移除來進行。