CN102723184B - 新型固态电感及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固态电感用磁性材料领域，其公开了一种新型固态电感，由磁粉、线圈、辅助材料以及料架组成，所述线圈点焊在所述料架上，所述磁粉、线圈以及料架一体成型，所述辅助材料为所述磁粉的溶剂或粘接剂，所述磁粉由Fe，Si，Cr，Cu，Ni，V及P组成，同时又公开了一种新型固态电感的制备方法。本发明的有益效果是：该新型固态电感具有防腐蚀、高电磁性能、易加工等特点；使用该材料可缩短器件生产周期，减少劳动力。

Description

新型固态电感及制备方法
技术领域
本发明涉及固态电感用磁性材料领域，特别涉及一种新型固态电感及制备方法。
背景技术
传统的固态电感的磁性材料是以铁粉如还原铁粉、羰基铁粉作为基材，加入钝化剂、粘结剂、脱模剂等造粒，再用干压成型的方法将线圈压制在磁粉内部，产品固化后将外部进行涂覆，将产品引脚进行处理，制作出固态电感。这种材料能满足磁性能的要求，当环境恶劣如高湿、高盐的恶劣环境时，需要对器件进行防护，通常采用在器件表面进行涂覆，对单板进行密封等措施，这样来保证整机性能。但增加涂覆层会造成器件的散热不良，且器件温升高，导致器件的寿命降低。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种新型固态电感及制备方法，解决现有技术中磁性材料进行防护时导致器件散热不良且器件温升高从而引发器件的寿命降低的问题。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种新型固态电感，由磁粉、线圈、辅助材料以及料架组成，所述线圈点焊在所述料架上，所述磁粉、线圈以及料架一体成型，所述辅助材料为所述磁粉的溶剂或粘接剂，所述磁粉由Fe，Si，Cr，Cu，Ni，V及P组成。
作为本发明的进一步改进：所述磁粉由以下重量百分比的成分组成：Fe 90~90.5%,Si 4.9~5.1%，Cr 4.7~4.8%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
作为本发明的进一步改进：所述磁粉由以下重量百分比的成分组成：Fe 89~90%,Si 5.2~5.3%，Cr 4.8~4.9%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
一种新型固态电感的制备方法，具有以下步骤：(A)磁粉制作，(B)线圈料架焊接，(C)磁粉线圈料架一体成型，(D)热处理，(E) SMD加工分检、印字。
作为本发明的进一步改进：所述步骤A中，所述磁粉制作采用复合包覆法，具体为：将称量好的磁粉用磷化剂表面处理，磷化完成后将磁粉加入云母粉混合均匀，将混合粉加入粘接剂，混合均匀后，进行过筛处理。
作为本发明的进一步改进：所述磷化剂的使用量的重量百分比为3-5%，磷化时间控制在5小时内，所述云母粉的质量百分比为1-3%，所述粘接剂的重量百分比为3-7%；所述过筛处理为过筛120~150目。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（B）中，线圈用电焊的方法焊接在镀镍镀锡的铜片上；所述步骤（C）中，将磁粉和焊接好的线圈放入模具中成型，形成一体成型产品；所述步骤（D）中，将一体成型产品进行烘烤处理以消除成型产生的部分应力；所述步骤（E）中，将一体成型产品两侧的引脚进行切脚弯脚。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（D）中，烘烤的温度在200度以内，保温时间在40-60分钟之间。
作为本发明的进一步改进：所述磁粉为磁粉1，其重量百分比为Fe 90~90.5%,Si 4.9~5.1%，Cr 4.7~4.8%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01% 或所述磁粉为磁粉2，其重量百分比为Fe 89~90%,Si 5.2~5.3%，Cr 4.8~4.9%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
作为本发明的进一步改进：所述磁粉为磁粉1和磁粉2的混合体。
本发明的有益效果是：该新型固态电感具有防腐蚀、高电磁性能、易加工等特点；使用该材料可缩短器件生产周期，减少劳动力。
附图说明
图1是本发明新型固态电感的切面图。
图2是本发明新型固态电感的制作方法步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种新型固态电感,如图1，包括磁粉1、线圈2、辅助材料以及料架组成，所述线圈2点焊在所述料架上，所述磁粉1、线圈2以及料架一体成型，所述辅助材料为所述磁粉1的溶剂或粘接剂，所述磁粉1由Fe，Si，Cr，Cu，Ni，V及P组成,料架的引脚3和线圈2焊接在一起。
所述磁粉由以下重量百分比的成分组成：Fe 90~90.5%,Si 4.9~5.1%，Cr 4.7~4.8%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
所述磁粉由以下重量百分比的成分组成：Fe 89~90%,Si 5.2~5.3%，Cr 4.8~4.9%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
一种新型固态电感的制备方法，具有以下步骤：A磁粉制作，B线圈料架焊接，C磁粉线圈料架一体成型，D热处理，E SMD加工分检、印字。
所述步骤A中，所述磁粉制作采用复合包覆法，具体为：将称量好的磁粉用磷化剂表面处理，磷化完成后将磁粉加入云母粉混合均匀，将混合粉加入粘接剂，混合均匀后，进行过筛处理。
所述磷化剂的使用量的重量百分比为3-5%，磷化时间控制在5小时内，所述云母粉的质量百分比为1-3%，所述粘接剂的重量百分比为3-7%；所述过筛处理为过筛120~150目。
所述步骤B中，线圈用电焊的方法焊接在镀镍镀锡的铜片上；所述步骤C中，将磁粉和焊接好的线圈放入模具中成型，形成一体成型产品；所述步骤D中，将一体成型产品进行烘烤处理以消除成型产生的部分应力；所述步骤E中，将一体成型产品两侧的引脚进行切脚弯脚。
所述步骤D中，烘烤的温度在200度以内，保温时间在40-60分钟之间。
所述磁粉为磁粉1，其重量百分比为Fe 90~90.5%,Si 4.9~5.1%，Cr 4.7~4.8%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01% 或所述磁粉为磁粉2，其重量百分比为Fe 89~90%,Si 5.2~5.3%，Cr 4.8~4.9%，Cu 0.01~0.05%，Ni 0.01~0.03%，V 0.01~0.03%，P小于0.01%。
所述磁粉为磁粉1和磁粉2的混合体。
在实际应用中，磁粉由以下两种合金粉末组成，如下合金粉末A和合金粉末B，
（1）合金粉末A
其成分含量见下表，颗粒呈球型，
Fe Si Cr Cu Ni V P 其他
90-90.5 4.9-5.1 4.7-4.8 0.01-0.05 0.01-0.03 0.01-0.03 <0.01 0-0.03
(2)合金粉末B
其成分含量见下表，颗粒不规则，
Fe Si Cr Cu Ni V P 其他
89-90 5.2-5.3 4.8-4.9 0.01-0.05 0.01-0.03 0.01-0.03 <0.01 0-0.03
制作磁粉设备一般包括熔炼炉、雾化塔、震动筛。对于线圈料架焊接，是指将线圈用电焊的方法焊接在镀镍镀锡的铜片上。磁粉与线圈料架一体成型：是指将焊接好的线圈放入特制模具中成型，达到线圈和磁粉一体的成型效果。
在一实施例中，磁粉的包覆处理方法：复合包覆法。
以合金磁粉A/B和云母粉等为原材料，先将称量好的磁粉用磷化剂表面处理，磷化剂的使用量在3-5%，磷化时间控制在5小时，磷化完成后将磁粉加入1-3的云母粉混合均匀，将混合粉加入3-7%的粘接剂，混合均匀后，过筛120-150目，将磁粉按照一体成型电感工艺进行加工。其中烘烤温度在200度以内，保温时间40-60min。
以下为两个优选实施例：
例1：制作尺寸为
长*宽*高=7.3 mm *6.5 mm *3.0 mm（最大值）
合金粉末A/B各50%(重量为计)，先混合均匀，加入3.5%的磷化剂，磷化3.5小时，磷化完成后加入1.2%的云母粉并加入3.5%的粘接剂混合均匀，干燥后过筛120目，成型固态电感，其中烘烤温度在180度，保温40分钟。电感性能如下
电感：3.3 μH±20%（100KHz 0.1V）
（2）直流阻抗：≤30 mΩ
（3）Ldc/ L0（直流偏置电感/常态电感）：≥80%（100KHz, 0.1V, IDC=13A） （4）温升：≤38℃（25℃,I=6A）
例2：合金粉末A占70%、B占30%(重量为计)，先混合均匀，加入4%的磷化剂，磷化3小时，磷化完成后加入2%的云母粉并加入3.2%的粘接剂混合均匀，干燥后过筛120目，成型固态电感，其中烘烤温度在180度，保温40分钟。电感性能如下
电感：3.3 μH±20%（100KHz 0.1V）
（2）直流阻抗：≤30 mΩ
（3）Ldc/ L0（直流偏置电感/常态电感）：≥78%（100KHz, 0.1V, IDC=13A） （4）温升：≤36℃（25℃,I=6A）
由实施例可知，本合金材料不仅满足磁性能的要求，还能解决器件表面易腐蚀难题，器件温升可降低5-10度，延长器件的使用寿命；材料呈球型，器件易于加工。 
    以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种新型固态电感的制备方法，其特征在于：具有以下步骤：(A)磁粉制作，(B)线圈料架焊接，(C)磁粉线圈料架一体成型，(D)热处理，(E) SMD加工分检、印字；新型固态电感由磁粉、线圈、辅助材料以及料架组成，所述线圈点焊在所述料架上，所述磁粉、线圈以及料架一体成型，所述辅助材料为所述磁粉的溶剂或粘接剂，所述磁粉由Fe，Si，Cr，Cu，Ni，V及P组成；所述步骤A中，所述磁粉制作采用复合包覆法，具体为：将称量好的磁粉用磷化剂表面处理，磷化完成后将磁粉加入云母粉混合均匀，将混合粉加入粘接剂，混合均匀后，进行过筛处理。
2.根据权利要求1所述新型固态电感的制备方法，其特征在于：所述步骤（B）中，线圈用电焊的方法焊接在镀镍镀锡的铜片上；所述步骤（C）中，将磁粉和焊接好的线圈放入模具中成型，形成一体成型产品；所述步骤（D）中，将一体成型产品进行烘烤处理以消除成型产生的部分应力；所述步骤（E）中，将一体成型产品两侧的引脚进行切脚弯脚。
3.根据权利要求1所述新型固态电感的制备方法，其特征在于：所述步骤（D）中，烘烤的温度在200度以内，保温时间在40-60分钟之间。
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