CN109791830B - 传递模塑电感元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开传递模塑电感元件及其制造方法，该元件包括：采用软磁磁胶通过传递模塑形成的磁体；以及，预制的线圈组合件，包括空心线圈和连接于空心线圈两端部的电极片，该线圈组合件在传递模塑的过程中被软磁磁胶填埋而使得整个空心线圈位于磁体内部，同时，连接于空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于磁体外部而形成端电极。该制造方法包括：将预制的空心线圈与电极片焊接形成线圈组合件并置于预制模具的型腔中；利用处于胶状的软磁磁胶进行传递模塑，以使整个空心线圈填埋于胶状的软磁磁胶中，同时空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于软磁磁胶以外，以作为端电极；待模具中的软磁磁胶固化形成磁体后脱模，整理端电极，得到传递模塑电感元件。

Description

传递模塑电感元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及传递模塑电感元件及其制造方法。
背景技术
在科技迅猛发展的当今时代，电子产品更新换代也十分迅速，人们对电子产品的性能和可靠性的要求越发严格，因此电子产品所使用的电子元器件也须得随之更新换代。例如电感元件，电感的使用电压、电流、频率等要求越来越高，传统的模压电感存在很多不足，导致该工艺产品已经达不到部分客户的需求；同时传统一体成型电感在制成工艺方面已经达到一定的瓶颈很难有重大突破。
传统的干压一体成型电感，所需的成型压强较大，会导致铜线产生较大的形变，并且在压制过程中易出现开路、短路等现象；另外，对成型设备的要求较高，而压机吨位有限，这限制了产品的制成效率。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提出一种采用传递模塑进行成型的电感元件及其制造方法，可采用较小的压力通过模具一次成型，解决现有技术所需成型压强大、成型设备要求高以及由于成型压强大导致铜线受损而出现短路、开路或漏电流的技术问题。
为解决前述技术问题，本发明的其中一实施方式提出了以下技术方案：
一种传递模塑电感元件，包括：
一磁体，采用软磁磁胶通过传递模塑而形成；以及
一预制的线圈组合件，包括预制的空心线圈和连接于所述空心线圈两端部的电极片，所述线圈组合件在所述传递模塑的过程中被所述软磁磁胶填埋而使得整个所述空心线圈位于所述磁体内部，同时，连接于所述空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于所述磁体外部而形成电感元件的端电极。
更进一步地，所述空心线圈与所述电极片的连接处位于所述磁体内部。
更进一步地，所述电极片位于磁体内的部分包括与所述空心线圈焊接的焊接部和未与所述空心线圈焊接的加固部。
本发明上述实施方式中所提供的传递模塑电感元件，由于是采用传递模塑工艺将软磁磁胶和预制的线圈组合件一体成型而制成，成型压强较小，因此所得到的电感元件的铜线形变小，不至于影响产品的可靠性；而且产品的尺寸精度高，稳定性好。
为解决前述技术问题，本发明的另一实施方式提出了以下技术方案：
一种传递模塑电感元件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将预制的空心线圈与电极片焊接形成线圈组合件，并置于预制模具的型腔中；
S2、利用处于胶状的软磁磁胶进行传递模塑，以使整个所述空心线圈填埋于胶状的软磁磁胶中，同时空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于软磁磁胶以外，以作为电感元件的端电极；
S3、待模具中的软磁磁胶固化形成磁体后脱模，并整理端电极，得到传递模塑电感元件。
更进一步地，所述软磁磁胶在常温下为固态，加热到预定温度为胶状。
更进一步地，所述软磁磁胶中含有软磁磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂，所述预定温度为150～200℃。
更进一步地，所述软磁磁粉颗粒包括Fe-Ni系、Fe-Si-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Cr系和Fe系中的至少一种，粒径为5～50μm。
更进一步地，在所述软磁磁胶中，所述软磁磁粉颗粒的固含量在95wt％以上。在该优选方案中，添加较高含量的软磁磁粉，可以使产品的磁导率越高，解决了常温下胶状的磁胶磁导率低问题，大大的提升了产品的特性。
更进一步地，所述软磁磁胶在胶状时的粘度为10000～20000cps。
更进一步地，在进行传递模塑时的成型压强为10～20MPa。
本发明上述实施方式所提供的制造方法，通过采用传递模塑工艺，可以在较小的成型压强下将胶状的软磁磁胶与预制的线圈组合件一体成型为电感元件，小的成型压力大大减小了产品内应力，也避免对线圈造成损伤，从而避免因成型压强过大造成线圈形变较大甚至受损而影响产品可靠性的情况,同时由于磁胶加热后流动性较好，并且是胶状，在成型时粉末之间基本无空隙，结合力更好，密度更高，产品的强度更高；该成型方式可避免结合时相互摩擦，导致粉末表面绝缘层的破坏，大大提升了产品的绝缘耐压及防锈能力等，对产品的电气特性和可靠性都有很大的提升；另一方面，也正是由于本发明的制造方法所需的成型压强很低，设备压力不再是成型工序的一个瓶颈，可以采用矩阵的方式实现批量生产，大大的提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例的传递模塑电感元件中预制的空心线圈示意图；
图2是预制的空心线圈和电极片焊接形成的线圈组合件示意图；
图3是一具体实施例中传递模塑脱模后的半成品示意图；
图4是本发明一具体实施例中进行传递模塑工艺的示意图；
图5是本发明制备的传递模塑电感元件示意图；
图6a至图6c是三种不同工艺制造的电感的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施方式提供一种传递模塑电感元件的制造方法，采用传递模塑工艺进行电感元件的一体成型，所述制造方法包括以下步骤S1至S3：
S1、将预制的空心线圈与电极片焊接形成线圈组合件，并置于预制模具的型腔中。如图1所示为一种示例性的预制空心线圈10，是采用漆包线绕制多匝而形成，中空且具有两个端部。漆包线可以是圆线也可以是扁线，绕制出的线圈的形状可以是如图1所示的圆形，也可以是椭圆形、跑道型等，本发明对此不作限制。
在一种实施例中，所采用的电极片是分开的两个相同的电极片，分别与空心线圈的两个端部焊接连接而形成所述线圈组合件。在另一种实施例中，也可以是如图3中所示的整体式的电极片，该整体式的电极片具有两个对称的连接部，用于分别与空心线圈的两端部连接，从而形成另一种形式的所述线圈组合件。
S2、利用处于胶状的软磁磁胶进行传递模塑，以使整个所述空心线圈填埋于胶状的软磁磁胶中，同时空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于软磁磁胶以外，以作为电感元件的端电极。如图4所示，将预制的前述线圈组合件置于所用模具100的型腔101中以后，合模，将料饼30’(固态的软磁磁胶)放入模具中，通过模具对料饼加热(加热到150～200℃)使其成为胶状，胶状的软磁磁胶具备流动性，通过很小的压力即可开始转移流入型腔101，从而将所述线圈组合件的整个空心线圈以及部分电极片填埋。在本发明的传递模塑过程中，所需的成型压强仅为10～20MPa。
S3、待模具中的软磁磁胶固化形成磁体后脱模，得到传递模塑电感元件。如图4，填充完成后，几分钟之后胶状的软磁磁胶即可固化形成磁体，此时即可脱模取出半成品40，在采用整体式电极片的实施例中，所得到的一种示例性半成品如图3所示，此时仅需将暴露在外的电极片进行裁剪、折整等整理形成最终的端电极20’，可得到如图5所示的传递模塑电感元件，如图5所示，该传递模塑电感元件包括磁体30以及部分位于磁体30内部的所述线圈组合件，该线圈组合件的空心线圈整个位于磁体内部，而电极片一部分位于磁体内部，另一部分暴露于磁体外部以作为端电极。
所述空心线圈10的两端部分别与电极片焊接(例如激光焊接)，焊接处位于磁体30内部。如图2所示，在更优选的实施例中，电极片位于磁体内的部分包括与所述空心线圈10焊接的焊接部21和未与所述空心线圈焊接的加固部22。考虑到线圈端部面积较小，与电极片焊接的焊接处也叫窄，为了加固电极片与磁体整体连接稳固性，可将电极片位于磁体内部的部分设计成如图2所示的“Y”型，一边是焊接部21，另一边是加固部22。
前述所用的软磁磁胶在常温下为固态，加热到预定温度为胶状。在本发明的一具体实施例中，所述软磁磁胶中含有软磁磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂，加热到150～200℃即开始成为胶状，可进行传递模塑工艺，几分钟便可迅速固化。
在更优选的实施例中，所述软磁磁粉颗粒包括Fe-Ni系、Fe-Si-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Cr系和Fe系中的至少一种，粒径为5～50μm。而且，为了获得更高的磁导率，所述软磁磁胶中的软磁磁粉颗粒的固含量可以在95wt％以上，在胶状时，该软磁磁胶的粘度为10000～20000cps。
下面通过一个具体的例子来对本发明的前述技术方案的具体实施和有益效果进行说明。
取漆包铜线，采用外绕法绕制一空心线圈，并采用机械剥皮技术去除线圈两端部的漆膜，得到如图1所示的空心线圈10。将空心线圈与电极片采用激光焊接形成如图2所示的线圈组合件(其中虚线用于示意磁体包裹的范围)。其中电极片优选采用铜片，制成所需的形状再经雾锡工艺制得。接着再将所述线圈组合件放入预先设计的模具中。
然后将预先配置好的且已处于胶状的软磁磁胶注入模具，按照如图4所示的传递模塑工艺流程。其中，软磁磁胶中的磁粉采用FeSiCr，原粉经钝化和绝缘处理，粒径约D50＝20μm，磁粉固含量大于95wt％；软磁磁胶中的有机粘结剂优选采用硅树脂和环氧树脂，含量小于5wt％，配制完成的软磁磁胶在170℃时的粘度为15000cps，在进行如图4所示的传递模塑工艺过程中采用20MPa的成型压强，得到传递模塑电感元件样品。按照上述的方法制备多组样品，成型压力均在10～20MPa之间。
利用同样配置的磁粉，进行传统干压成型和模塑成型来制备电感元件，并将得到的产品与本发明上述得到的样品进行比较，如下表1所示：
表1
Figure BDA0001807478980000051
另外，与传统干压产品相比较，一些电气性能和机械性能也得到较大提升，如下表2所示：
表2
Figure BDA0001807478980000061
从上表可见，本发明采用传递模塑制造电感元件的方法，与传统干压相比，在所采用的原料基本相同的情况下，能够以很小的成型压强得到磁导率更高的电感元件，一些电气性能及机械性能都很大的提升；况且传统干压的铜线形变较明显(如图6a所示)，容易出现铜线受损、开路、短路等现象，而本发明的铜线形变不明显，不至于对产品的可靠性造成影响。与模塑成型相比，模塑成型工艺所使用的成型压强仅比传统干压稍有减小，对成型时压机吨位的要求仍然较高。
可见，本发明的传递模塑电感元件及其制造方法，不仅所需的成型压力大大减小避免铜线的较大形变，而且能够获得较高的磁导率，所需的成型设备要求也不高，改善了工艺条件和产品可靠性，降低了生产成本，且可批量生产，提高生产效率。
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，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种传递模塑电感元件，包括：
一磁体(30)，采用软磁磁胶通过传递模塑而形成；以及
一预制的线圈组合件，包括预制的空心线圈(10)和连接于所述空心线圈(10)两端部的电极片(20)，所述线圈组合件在所述传递模塑的过程中被所述软磁磁胶填埋而使得整个所述空心线圈(10)位于所述磁体(30)内部，同时，连接于所述空心线圈(10)两端部的电极片(20)至少部分暴露于所述磁体(30)外部而形成电感元件的端电极；
所述传递模塑是指：在所述线圈组合件置于所用模具的型腔中合模以后，将软磁磁胶料饼放入模具中，通过模具对料饼加热使料饼成为胶状，通过10～20MPa的压力使胶状的软磁磁胶转移流入所述型腔，从而将所述线圈组合件的整个空心线圈以及部分电极片填埋。
2.如权利要求1所述的传递模塑电感元件，其特征在于：所述空心线圈(10)的两端部分别与所述电极片焊接，焊接处位于所述磁体(30)内部。
3.如权利要求1所述的传递模塑电感元件，其特征在于：所述电极片位于磁体内的部分包括与所述空心线圈焊接的焊接部(21)和未与所述空心线圈焊接的加固部(22)。
4.一种传递模塑电感元件的制造方法，包括以下步骤：
S1、将预制的空心线圈与电极片焊接形成线圈组合件，并置于预制模具的型腔中；
S2、利用处于胶状的软磁磁胶进行传递模塑：将软磁磁胶料饼放入模具中，通过模具对料饼加热使料饼成为胶状，通过10～20MPa的压力使胶状的软磁磁胶转移流入所述型腔，以使整个所述空心线圈填埋于胶状的软磁磁胶中，同时空心线圈两端部的电极片至少部分暴露于软磁磁胶以外，以作为电感元件的端电极；
S3、待模具中的软磁磁胶固化形成磁体后脱模，并整理端电极，得到传递模塑电感元件。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述软磁磁胶在常温下为固态，加热到预定温度为胶状。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述软磁磁胶中含有软磁磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂，所述预定温度为150～200℃。
7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述软磁磁粉颗粒包括Fe-Ni系、Fe-Si-Al系、Fe-Si系、Fe-Si-Cr系和Fe系中的至少一种，粒径为5～50μm。
8.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：在所述软磁磁胶中，所述软磁磁粉颗粒的固含量在95wt％以上。
9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述软磁磁胶在胶状时的粘度为10000～20000cps。
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