CN115775677A - 一种高性能高品质一体电感元件及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能高品质一体电感元件及其生产工艺，包括两组电感单元件，每组电感单元件均包括软磁包覆体上组件和软磁包覆体下组件；其中软磁包覆体上组件包括软磁包覆体底座和线圈，线圈安装在软磁包覆体底座上，线圈设置有第一引线脚和第二引线脚，软磁包覆体底座包括底座板，底座板顶面中部开设有限位槽，且限位槽一端设置有限位开口，限位槽底面中心设置有安装柱；软磁包覆体下组件包括软磁包覆体盖板和绝缘隔离板；通过采用上述的结构能够降低因无防护定位压制造成的线圈线包损伤、跑位造成的元件短路、开裂破损不良，并提升成型电感元件感量、饱和温升性能，提高了成型电感元件的可靠性与性能。

Description

一种高性能高品质一体电感元件及其生产工艺

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种高性能高品质一体电感元件及其生产工艺。

背景技术

电感元件的原始模型为导线绕成圆柱线圈，当线圈中通以电流i，在线圈中就会产生磁通量Φ，并储存能量，电感元件的电磁感应分为自感应和互感应，自身磁场在线圈内产生磁通量变化导致的电磁感应现象，称为“自感应”现象；外部磁场在线圈里磁通量变化产生的电磁感应现象，称为“互感应”现象。

但是现有的电感元件中，安装线圈时无防护定位压制，导致线圈位置偏移，进而造成两侧壁厚不均匀，产生单侧壁厚偏小的问题，壁厚变小则结构强度就会变差，所以导致开裂，造成线圈的线包损伤、跑位造成的元件短路导致电感元件破损不良，对于电感元件产品的质量和使用寿命有很大的考验，生产出来的电感元件品质不足，缺乏在市场上同类产品的竞争力。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高性能高品质一体电感元件及其生产工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高性能高品质一体电感元件，包括两组电感单元件，两组电感单元件对称分布，每组电感单元件均包括软磁包覆体上组件和软磁包覆体下组件；

其中所述软磁包覆体上组件包括软磁包覆体底座和线圈，所述线圈安装在软磁包覆体底座上，所述线圈设置有第一引线脚和第二引线脚，所述软磁包覆体底座包括底座板，所述底座板顶面中部开设有限位槽，且限位槽一端设置有限位开口，限位槽底面中心设置有安装柱；

所述软磁包覆体下组件包括软磁包覆体盖板和绝缘隔离板，所述绝缘隔离板位于软磁包覆体盖板顶面。

作为本发明进一步的方案：所述安装柱的高度高于线圈高度。

作为本发明进一步的方案：所述安装柱的高度等于线圈高度。

作为本发明进一步的方案：所述安装柱的高度小于线圈高度。

作为本发明进一步的方案：软磁包覆体盖板与绝缘隔离板是一体成型。

作为本发明进一步的方案：软磁包覆体盖板与绝缘隔离板是分开成型。

作为本发明进一步的方案：所述软磁包覆体底座和软磁包覆体盖板均采用软磁粉体制成。

作为本发明进一步的方案：一种高性能高品质一体电感元件的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一；将线圈套入软磁包覆体底座的安装柱上，并置于限位槽中，之后将第一引线脚和第二引线脚进行弯折，并将限位开口与第一引线脚对应限位，得到软磁包覆体上组件；

步骤二；在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件，之后将一个预制好的软磁包覆体下组件正置的放入挤压模具中；

步骤三；在挤压模具中再次放入一个倒置的预制好的软磁包覆体下组件，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件，其中两个第一引线脚和第二引线脚的朝向位于同一侧；

步骤四；进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚和第二引线脚进行电镀镀锡，得到成品的电感元件。

本发明的有益效果：

1、本发明通过预先成型软磁包覆体底座，设置安装柱，保证在安装线圈是时进行定位防护，在压制的时候使线圈被安装柱固定，保证压制的过程中线圈位置的稳定性，降低因无防护定位压制造成的线圈线包损伤、跑位造成的元件短路、开裂破损不良。

2、本发明进一步缩小成品电感元件的外形尺寸，尤其是厚度缩小了3mm，制成的小型一体电感元件给小型电路板搭载连接更多元件提供了更好的空间利用前提条件，同时减少制造所需原材料铁粉、铜材、锡的损耗。

3、本发明的电感元件制成结构实现了一体电感元件的小型化的同时，提升一体电感元件感量约14％、饱和性能10％和DCR特性50％，进一步提高了成型电感元件的可靠性与性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明成品电感元件结构示意图；

图2是本发明中线圈结构示意图；

图3是本发明实施例一中软磁包覆体底座整体结构示意图；

图4是本发明实施例一中软磁包覆体下组件整体结构示意图；

图5是本发明实施例一中软磁包覆体上组件整体结构示意图；

图6是本发明实施例一生产工艺挤压位置示意图；

图7是本发明实施例二中软磁包覆体底座整体结构示意图；

图8是本发明实施例二中软磁包覆体下组件整体结构示意图；

图9是本发明实施例二中软磁包覆体上组件整体结构示意图；

图10是本发明实施例二生产工艺挤压位置示意图；

图11是本发明实施例二中软磁包覆体盖体结构变形示意图一；

图12是本发明实施例二中软磁包覆体底座结构变形示意图一；

图13是本发明实施例二中软磁包覆体盖体结构变形示意图二；

图14是本发明实施例二中软磁包覆体底座结构变形示意图二；

图15是本发明实施例二中软磁包覆体盖体结构变形示意图三；

图16是本发明实施例二中软磁包覆体底座结构变形示意图三；

图17是本发明实施例二中软磁包覆体盖体结构变形示意图四；

图18是本发明实施例二中软磁包覆体底座结构变形示意图四；

图19是本发明实施例二中软磁包覆体底座结构变形示意图五。

图中：1、线圈；101、第一引线脚；102、第二引线脚；2、软磁包覆体底座；21、安装柱；22、底座板；23、限位槽；24、限位开口；202、底平板；203、第一凹槽；204、第二凹槽；3、软磁包覆体下组件；30、软磁包覆体盖板；31、软磁包覆体盖体；311、放置凹槽；312、定位开口；32、绝缘隔离板；4、软磁包覆体上组件；5、电感单元件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-图6所示，一种高性能高品质一体电感元件，包括两组电感单元件5，两组电感单元件5关于结合面对称分布，每组电感单元件5均包括软磁包覆体上组件4和软磁包覆体下组件3，通过对应的软磁包覆体上组件4和软磁包覆体下组件3进行装配形成电感单元件5，再将两组电感单元件5放置在挤压模具中压制成一体，形成该电感元件。

进一步的如图2、图3和图5所示，软磁包覆体上组件4包括软磁包覆体底座2和线圈1，该线圈1安装在软磁包覆体底座2上，其中线圈1设置有第一引线脚101和第二引线脚102，上述的软磁包覆体底座2包括有底座板22，在底座板22的顶面中部开设有限位槽23，且限位槽23一端设置为弧形，一端为矩形，在矩形面的一端开设有限位开口24，用于对安装上的第一引线脚101或第二引线脚102进行定位，且限制位置，便于后续的压制，进一步的限位槽23底面中心设置有安装柱21，用于装配定位，且安装住21的形状包括但不限于圆形和椭圆形，所述软磁包覆体上组件4由线圈1和软磁包覆体底座2装配形成，其中线圈1安装过程中需要二次折弯第一引线脚101和第二引线脚102，第一次折弯使得第一引线脚101和第二引线脚102弯折到对应的底座板22侧面，第二次折弯将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22底面，并且与底座板22底面紧密贴合。

更进一步的如图3中的安装柱21的高度可以是高于线圈1高度、等于线圈1高度或低于线圈1的高度，多种尺寸均可。

进一步如图4所示，软磁包覆体下组件3包括软磁包覆体盖板30和绝缘隔离板32，其中软磁包覆体盖板30为平板，便于配合软磁包覆体上组件4对线圈1密封，其中绝缘隔离板32位于软磁包覆体盖板30顶面；其中需要注意的是，软磁包覆体盖板30与绝缘隔离板32是可以一体成型或分开成型，最终形成电感元件的时候，按顺序进行放置挤压即可，进一步的两组软磁包覆体下组件3也可以一体成型或分开成型。

更进一步的软磁包覆体底座2和软磁包覆体盖板30均采用软磁粉体制成，常用的软磁材料有铁氧体，铁粉芯，非晶态合金等，能够随着加压变形，上述的绝缘隔离板32材料为陶瓷、高分子、纳米和绝缘包覆后的金属颗粒材料。

进一步的上述软磁包覆体盖板30和绝缘隔离板32在预制过程中可以是进行填粉预制，也可以进行切块预制。

进一步的该高性能高品质一体电感元件的生产工艺包括以下几个方案：

方案一：

步骤A1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，并置于限位槽23中，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，其中将限位开口24与第一引线脚101对应限位，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22开设有限位开口24的一侧，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22底面，并且与底座板22底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤A2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体下组件3(其中软磁包覆体盖板30与绝缘隔离板32是一体成型)正置的放入挤压模具中；

步骤A3：在挤压模具中再次放入一个倒置的预制好的软磁包覆体下组件3(其中软磁包覆体盖板30与绝缘隔离板32是一体成型)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤A4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

方案二：

步骤B1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，并置于限位槽23中，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，其中将限位开口24与第一引线脚101对应限位，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22开设有限位开口24的一侧，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22底面，并且与底座板22底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤B2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体下组件组合体(其中软磁包覆体下组件组合体是由两个软磁包覆体下组件3预先一体压制而成)倒置放入挤压模具中；

步骤B3：在挤压模具中再次放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤B4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

方案三：

步骤C1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，并置于限位槽23中，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，其中将限位开口24与第一引线脚101对应限位，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22开设有限位开口24的一侧，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底座板22底面，并且与底座板22底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤C2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体盖板30(其中软磁包覆体盖板30与绝缘隔离板32是分开成型)倒置放入挤压模具中；

步骤C3：在挤压模具中放入两块预制好的绝缘隔离板32，之后再次放入一个正放的预先制成的软磁包覆体盖板30(其中软磁包覆体盖板30与绝缘隔离板32是分开成型)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤C4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

实施例二：

与实施例一相比，本实施例区别在于，如图7-图10所示，所述软磁包覆体底座2的结构不相同，本实施例中的软磁包覆体底座2包括有底平板202，在底平板202顶面中部设置有与实施例一相同的安装柱21，底平板202一侧面开设有第一凹槽203和第二凹槽204，其中第一凹槽203和第二凹槽204关于底平板202的纵向中线对称分布，所述软磁包覆体上组件4由线圈1和软磁包覆体底座2装配形成，其中线圈1安装过程中需要二次折弯第一引线脚101和第二引线脚102，第一次折弯使得第一引线脚101和第二引线脚102弯折到对应的第一凹槽203和第二凹槽204中，第二次折弯将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底平板202底面，并且与底平板202底面紧密贴合。

同样的实施例二中的安装柱21的高度也可以是高于线圈1高度、等于线圈1高度或低于线圈1的高度，多种尺寸均可。

进一步本实施例区别在于，如图8所示，软磁包覆体下组件3中由软磁包覆体盖体31代替软磁包覆体盖板30，其中软磁包覆体盖体31一侧开设有放置凹槽311，用于和软磁包覆体上组件4中的线圈1装配，进一步的放置凹槽311一端开设有定位开口312，便于对第一引线脚101或第二引线脚102进行定位，其中绝缘隔离板32位于软磁包覆体盖体31开设放置凹槽311的对侧面；其中需要注意的是，软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是一体成型或分开成型，最终形成电感元件的时候，按顺序进行放置挤压即可，且软磁包覆体盖体31与软磁包覆体盖板30材质相同。

更进一步如图11-图18所示，本实施例的软磁包覆体盖体31和软磁包覆体底座2可以采用多种对应结构用以配合：

A：如图11和图12所示，安装柱21与本实施例一样，定位开口312为全贯通开口，与放置凹槽311连通；

B：如图13和图14所示，放置凹槽311和底平板202均设置安装柱21，且两个安装柱21尺寸相互配合，且定位开口312为全贯通开口，与放置凹槽311连通，且在定位开口312下方设置两个凹槽与第一凹槽203和第二凹槽204对应；

C：如图15-图16所示，放置凹槽311和底平板202均设置安装柱21，且两个安装柱21尺寸相互配合，其他与实施例二一致；

D：如图17-图18所示，安装柱21不变，区别在于底平板202远离定位凸起205一端导圆角，对应软磁包覆体盖体31设放置凹槽311一侧形成台阶面，台阶高度等于底平板202厚度，倒有圆角的底平板202适配在阶梯的软磁包覆体盖体31上。

E：如图19所示，安装柱21不变，区别在于底平板202呈十字型，对应的软磁包覆体盖体31可以是任何形状。

本实施例除上述区别的结构特征与实施例一不同，其他结构与实施例一完全相同。

进一步的该高性能高品质一体电感元件的生产工艺包括以下几个方案：

方案四：

步骤D1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到对应的第一凹槽203和第二凹槽204中，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底平板202底面，并且与底平板202底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤D2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体下组件3(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是一体成型)倒置放入挤压模具中，并将定位开口312与第一引线脚101对应限位；

步骤D3：在挤压模具中再次放入一个正放的预制好的软磁包覆体下组件3(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是一体成型)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤D4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

方案五；

步骤E1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到对应的第一凹槽203和第二凹槽204中，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底平板202底面，并且与底平板202底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤E2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体盖体31(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是分开成型)倒置放入挤压模具中，并将定位开口312与第一引线脚101对应限位；

步骤E3：在挤压模具中放入两块预制好的绝缘隔离板32，之后再次放入一个正放的预先制成的软磁包覆体盖体31(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是分开成型)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤E4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

方案六；

步骤F1：将线圈1套入软磁包覆体底座2的安装柱21上，之后将第一引线脚101和第二引线脚102进行弯折，弯折次数为两次，第一次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到对应的第一凹槽203和第二凹槽204中，第二次弯折将第一引线脚101和第二引线脚102弯折到底平板202底面，并且与底平板202底面紧密贴合，得到软磁包覆体上组件4；

步骤F2：在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件4，之后将一个预制好的软磁包覆体盖体31(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是分开成型)倒置放入挤压模具中，并将定位开口312与第一引线脚101对应限位；

步骤F3：在挤压模具中放入一块预制好的绝缘隔离板32(其中该绝缘隔离板32厚度为实施例一和实施例二的两倍)，之后再次放入一个正放的预先制成的软磁包覆体盖体31(其中软磁包覆体盖体31与绝缘隔离板32是分开成型)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件4，其中两个第一引线脚101和第二引线脚102的朝向位于同一侧；

步骤F4：进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚101和第二引线脚102进行电镀镀锡，得到成品的电感元件(其中镀锡的尺寸以较长的引线脚为基准)。

进一步的针对本发明的一体电感元件与传统一体电感元件进行性能测试，其中厚度采用游标卡尺进行检测，感量采用感量电表(型号为H IOKI I M3536)进行检测，饱和后感是用绕线元件脉冲测试器(型号为Chroma 3302)，直流电阻用DCR电表(型号为固纬GOM804)，得到的实验数据如下表1和表2；

表1为本发明的一体电感元件数据：

表2为传统的一体电感元件数据：

通过表1和表2的实验数据对比可知，本发明的一体电感元件相较于传统的一体电感元件，首先在尺寸上更加小型化，厚度降低0.3mm，在感量上本发明的一体电感元件提升了约14％，在6.6A的条件下，本发明的一体电感元件饱和特性提升约10％，进一步的DCR特性提升约50％。

其中DCR是直流电阻，单位是mΩ，对于相同尺寸大小的电感器，其直流电阻通常会呈现以下特点：如果电感值较高，则直流电阻值较高和如果电感值较低，则直流电阻值较低。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，包括两组电感单元件(5)，两组电感单元件(5)对称分布，每组电感单元件(5)均包括软磁包覆体上组件(4)和软磁包覆体下组件(3)；

其中所述软磁包覆体上组件(4)包括软磁包覆体底座(2)和线圈(1)，所述线圈(1)安装在软磁包覆体底座(2)上，所述线圈(1)设置有第一引线脚(101)和第二引线脚(102)，所述软磁包覆体底座(2)包括底座板(22)，所述底座板(22)顶面中部开设有限位槽(23)，且限位槽(23)一端设置有限位开口(24)，限位槽(23)底面中心设置有安装柱(21)；

所述软磁包覆体下组件(3)包括软磁包覆体盖板(30)和绝缘隔离板(32)，所述绝缘隔离板(32)位于软磁包覆体盖板(30)顶面。

2.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，所述安装柱(21)的高度高于线圈(1)高度。

3.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，所述安装柱(21)的高度等于线圈(1)高度。

4.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，所述安装柱(21)的高度小于线圈(1)高度。

5.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，软磁包覆体盖板(30)与绝缘隔离板(32)是一体成型。

6.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，软磁包覆体盖板(30)与绝缘隔离板(32)是分开成型。

7.根据权利要求1所述的一种高性能高品质一体电感元件，其特征在于，所述软磁包覆体底座(2)和软磁包覆体盖板(30)均采用软磁粉体制成。

8.一种根据权利要求1所述的高性能高品质一体电感元件的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一；将线圈(1)套入软磁包覆体底座(2)的安装柱(21)上，并置于限位槽(23)中，之后将第一引线脚(101)和第二引线脚(102)进行弯折，并将限位开口(24)与第一引线脚(101)对应限位，得到软磁包覆体上组件(4)；

步骤二；在挤压模具中放入一个软磁包覆体上组件(4)，之后将一个预制好的软磁包覆体下组件(3)正置的放入挤压模具中；

步骤三；在挤压模具中再次放入一个倒置的预制好的软磁包覆体下组件(3)，之后放入一个倒置的软磁包覆体上组件(4)，其中两个第一引线脚(101)和第二引线脚(102)的朝向位于同一侧；

步骤四；进行挤压，得到半成品的电感元件，将半成品电感元件取出，并将露出的第一引线脚(101)和第二引线脚(102)进行电镀镀锡，得到成品的电感元件。

Images