專利名稱：模塑成型功率電感元件及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塑成型功率電感元件及制造方法。
背景技術(shù)：
隨著IC整機技術(shù)的發(fā)展，對功率型電感器總體上要求是小型化、薄型化、高頻、低DCR、大電流、低EMI (電磁干擾)和低制造成本。傳統(tǒng)工藝類型功率電感，如開磁路或開氣隙磁套式電感越來越不能滿足IC發(fā)展要求。對于普通開磁路功率電感產(chǎn)品，雖然可以做到較高的使用頻率，但器件本身尺寸規(guī)格和質(zhì)量較大，且存在嚴重的EMI問題。對于加磁環(huán)或磁桶式閉磁路繞線功率電感產(chǎn)品，雖然可以較好的解決EMI問題，產(chǎn)品額定電流亦可以做到較大程度，但器件使用頻率較低，重疊特性較差，且制造成本高，·產(chǎn)品抗機械沖擊及撞擊能力較差。隨之發(fā)展了以下幾種工藝類型的閉磁路功率電感。模壓工藝將線圈放入模壓機模具腔體中，填入絕緣磁粉顆粒，然后在一定壓強和溫度條件下成型。一般成型溫度在10(T550°C、壓強在50(Tl000MPa。習(xí)知的模壓一體成型電感磁體磁導(dǎo)率在1(Γ40之間，成型壓強大主要是為了提高磁體磁導(dǎo)率。由于較高的壓強，磁粉會對內(nèi)置繞組產(chǎn)生巨大作用力，會引起線圈變形導(dǎo)致電氣特性離散、引起漆包膜損傷進而導(dǎo)致較大的開短路風(fēng)險。由于成型機制的局限，產(chǎn)品的尺寸受到限制，現(xiàn)行行業(yè)使用該工藝生產(chǎn)的極限尺寸是2. 5mmX 2. OmmX I. 2mm。磁性膠水涂覆工藝針對工字型繞組，通過點膠機，將磁性膠水披覆在線圈表面，然后在一定條件下固化成型。由于膠水具有流動性，對于磁芯形狀上要求必須是工字型，然而由于膠水固化收縮或過回流焊膨脹過程會對工字型磁芯的上下葉片產(chǎn)生沖擊進而導(dǎo)致開裂，此問題會在薄小型產(chǎn)品上體現(xiàn)的較為嚴重，另外隨產(chǎn)品尺寸進一步減小，涂覆膠水的難度會大大增加，因此也限制了該工藝對于更薄更小尺寸方向發(fā)展。磁性熱縮套工藝在繞組上套入磁性熱縮套通過加熱收縮后與內(nèi)置繞組緊密結(jié)合。內(nèi)置繞組一般是工字型或棒形，將熱縮套套在繞組上，通過熱處理后熱縮套收縮緊貼在繞組上成型。其中熱縮套的收縮程度不同會影響到緊貼程度，因此成型產(chǎn)品電氣特性波動性較大。此外熱縮套的組裝也限制了自動化生產(chǎn)。另外對于更小型產(chǎn)品，對磁性熱縮套的生產(chǎn)也較難實現(xiàn)，組裝難度也大大增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種模塑成型功率電感元件及制造方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種模塑成型功率電感元件，包括預(yù)制磁芯、安置在所述預(yù)制磁芯上的線圈以及模塑成型覆蓋于所述磁芯及線圈上的磁性塑封層，與所述線圈相連的電極暴露在外。
其中所述磁性塑封層可包含磁粉顆粒、有機膠粘劑、潤滑劑和固化劑等。所述磁粉顆粒的材料可以為錳鋅、鎳鋅、羰基鐵粉、鐵鎳合金、鐵硅鋁、鑰坡莫、納米晶、非晶中任意一種或多種。所述有機膠粘劑可以為環(huán)氧樹脂、硅樹脂、糠醛樹脂、聚酰亞胺、聚苯硫醚、蜜胺樹脂中任意一種或多種。潤滑劑包括硬脂酸、硬脂酸鋁、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅，但不限于所述類型。其中所述預(yù)制磁芯可根據(jù)實際制作需求及產(chǎn)品性能上選擇鐵氧體或金屬軟磁材質(zhì)，形狀上也可以任意變換。預(yù)制磁芯可由現(xiàn)有習(xí)知并普遍適用的注塑或壓制成型工藝制作完成。其中線圈與預(yù)制磁芯的安置方式可以是在預(yù)制磁芯上原位繞制形成內(nèi)置線圈繞 組。另一種方式是先制作線圈，然后再將線圈安置在預(yù)制磁芯上形成內(nèi)置線圈繞組。所述預(yù)制磁芯的整體形狀可以為T形、棒形或工字形；所述磁芯中柱截面形狀可以為正方形、長方形、橢圓形、圓形或跑道型。磁芯成型方式可以為模壓或注塑成型。所述預(yù)制磁芯可以為工字形磁芯，所述磁性塑封層包覆所述磁芯的工字上葉和磁芯中柱，所述磁芯的工字下葉的外側(cè)及底部暴露在外。所述工字形磁芯底部可設(shè)置有兩平行電極槽，所述電極槽內(nèi)形成有金屬化層，繞在所述磁芯中柱上的線圈的兩個引出端分別收到兩電極槽中的一者內(nèi)。所述預(yù)制磁芯也可以為T形磁芯，所述磁性塑封層覆蓋T形底座的延伸出磁芯中柱的那一面并包覆所述磁芯中柱。所述底座可以為在一對對角上有截角棱邊的矩形體，所述矩形體在與相應(yīng)截角棱邊鄰接的對應(yīng)側(cè)邊上貼有金屬箔，套入在所述磁芯中柱的扁平線圈的兩個引出端分別彎折緊貼兩截角棱邊中的一者并通過電阻焊焊接在金屬箔上。一種模塑成型功率電感元件的制作方法，包括以下步驟
a.預(yù)制磁芯并在所述預(yù)制磁芯上安置線圈；
b.通過模塑成型覆蓋磁性塑封層于所述磁芯及線圈上，與所述線圈相連的電極暴露在外。所述預(yù)制磁芯可以為工字形磁芯，步驟a中，通過在磁芯中柱上進行繞線以安置線圈，步驟b中，通過模塑成型將所述磁性塑封層包覆所述磁芯的工字上葉和磁芯中柱，所述磁芯的工字下葉暴露在外，所述工字形磁芯底部設(shè)置有兩平行電極槽，所述電極槽內(nèi)形成有金屬化層，將所述線圈的兩個引出端分別收到兩電極槽中的一者內(nèi)。所述預(yù)制磁芯可以為T形磁芯，步驟a中，將先制作好的扁平線圈套在磁芯中柱上，步驟b中，通過模塑成型將所述磁性塑封層覆蓋T形底座的延伸出磁芯中柱的那一面并包覆所述磁芯中柱，所述底座為在一對對角上有截角棱邊的矩形體，所述矩形體在與相應(yīng)截角棱邊鄰接的對應(yīng)側(cè)邊上貼有金屬箔，將所述扁平線圈的兩個引出端分別彎折緊貼兩截角棱邊中的一者并通過電阻焊焊接在金屬箔上。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于
在預(yù)制磁芯上形成內(nèi)置繞組，這樣的好處是線圈得到了預(yù)制磁芯的固定，后續(xù)通過模塑方式形成磁性塑封層包裹內(nèi)置的磁芯繞組，線圈不容易移位、變形，因此本發(fā)明的電感具有更好的電性一致性。另外由于線圈得到了預(yù)制磁芯的支撐，在磁性塑封層的形成過程中，線圈的漆包膜也不容易受損，因此本發(fā)明的電感及由本發(fā)明的方法制得的電感可靠性更高。該電感的結(jié)構(gòu)在內(nèi)外磁性介質(zhì)間不存在氣隙，并且能在較大電流情況下維持較高的感值及較高的直流疊加性能。本發(fā)明由于是采用預(yù)制磁芯，可提供磁導(dǎo)率較大的例如在9(Γ500之間的磁芯，因此在達到與模壓一體成型電感相同的電感量情況下，本發(fā)明對于磁性塑封層模塑成型的壓強可以適當減小，例如(T300MPa。功率電感產(chǎn)品的薄型化和小型化要求內(nèi)置線圈線徑更細，本發(fā)明中磁性塑封層的成型壓強較小，因此更適用于實現(xiàn)功率電感產(chǎn)品的薄型化和小型化。


圖1A1、1A2是一個實施例預(yù)制磁芯示意 圖IB是一個實施例線圈繞制在預(yù)制磁芯上形成內(nèi)置繞組示意 圖IC是一個實施例磁性塑封層形成示意 圖ID是一個實施例成品外形 圖2A是另一個實施例預(yù)制磁芯意 圖2B是另一個實施例對繞扁平線圈示意 圖2C是另一個實施例線圈安置在預(yù)制磁芯形成內(nèi)置繞組示意 圖2D是另一個實施例鋁箔結(jié)構(gòu)示意 圖2E是另一個實施例磁性塑封層形成示意 圖2F是另一個實施例成品外形圖。
具體實施例方式以下通過實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。如圖1A1、1A2所示，可采用注塑工藝制得NiZn鐵氧體工字磁芯，磁導(dǎo)率優(yōu)選3000 5000，飽和磁通40(T500mT。優(yōu)選地，該磁芯底部有兩平行電極槽101、102。電極槽內(nèi)部優(yōu)選通過濺射工藝形成金屬化層103、104。可采用繞線機在上述工字型磁芯中柱105上進行繞線。如圖IB所示，優(yōu)選地，線圈繞制品完成后線圈引出端106、107收到電極槽101、102中。圖IC為磁性塑封層包裹繞組后成型的完成品示意圖。繞線好的磁芯上通過模塑成型覆蓋磁性塑封層108。磁性塑封層108包覆所述磁芯的工字上葉和磁芯中柱105，所述磁芯的工字下葉暴露在外。磁性塑封層108中所含磁粉優(yōu)選為羰基鐵粉，原粉經(jīng)鈍化和絕緣處理，粒徑D50優(yōu)選為4Mm ;磁性塑封料磁粉固含量優(yōu)選在6(T90wt%之間；有機粘結(jié)劑優(yōu)選采用FJNH-9803-5硅樹脂，含量優(yōu)選在l(T40wt%之間；固化劑優(yōu)選為582-2氨基樹脂樹脂，固化劑用量優(yōu)選為硅樹脂含量的6wt% ;優(yōu)選最后添加總重量O. 2wt%硬脂酸鎂，進行均一化。配制完成的磁性塑封料，通過模塑工藝在圖IB所示線圈繞組外圍形成磁性塑封層，成型壓力優(yōu)選為(TlOOMPa，然后優(yōu)選經(jīng)過150°C /IH烘烤使塑封層有機成分固化。優(yōu)選最后浸錫形成SMD用外部電極端子109和119。圖ID所示為優(yōu)選實施例完成品的外形圖。如圖2A所示，亦可采用粉末模壓工藝制得金屬軟磁合金T型預(yù)制磁芯，優(yōu)選磁導(dǎo)率90 150，飽和磁通1000(Tl5000mT，T型磁芯材質(zhì)優(yōu)選羰基鐵粉。優(yōu)選地，該預(yù)制T型磁芯的底座為矩形體，矩形體一對對角上分別有截角棱邊201、202，在該棱邊相鄰的相對側(cè)邊上貼上鋁箔203、204。相對側(cè)邊優(yōu)選為矩形體的較短側(cè)邊。可先通過對繞機形成圖2B形狀的對繞扁平線圈，具有兩個引出端205、206?？蓪D2B所示對繞扁平線圈套入在預(yù)制T型磁芯的中柱中207中。兩個引出端205、206分別彎折緊貼臨邊201、202。然后通過電阻焊將兩個引出 端205、206焊接在鋁箔203、204上，形成圖2C所示結(jié)構(gòu)。圖2D所示為鋁箔的結(jié)構(gòu)。圖2E為磁性塑封層208包裹繞組后成型的完成品示意圖。套好線圈的磁芯上通過模塑成型覆蓋磁性塑封層208。磁性塑封層208覆蓋T形底座的延伸出磁芯中柱207的那一面并包覆磁芯中柱207。磁性塑封層208中所含磁粉優(yōu)選為FeSiCr金屬軟磁粉，原粉經(jīng)鈍化和絕緣處理，粒徑D50為30Mm。磁性塑封料磁粉固含量優(yōu)選在8(T97wt%之間；有機粘結(jié)劑優(yōu)選采用FJNH-9803-5硅樹脂，含量優(yōu)選在3 20 wt%之間；固化劑優(yōu)選為582-2氨基樹脂樹脂，固化劑用量優(yōu)選為硅樹脂含量的6wt%。配制完成的磁性塑封料，通過模塑工藝在圖2C所示線圈繞組外圍形成磁性塑封層208，成型壓力優(yōu)選為10(T300MPa，然后優(yōu)選經(jīng)過150°C /IH烘烤使朔封層有機成分固化。然后優(yōu)選在205、206引出端與鋁箔203、204的焊點處涂上導(dǎo)電膠，加熱固化后形成導(dǎo)電層209、210。圖2F所示為優(yōu)選實施例完成品的外形圖。本發(fā)明的功率電感元件種適用于數(shù)碼相機、手機、計算機、電視機、機頂盒、游戲機、汽車電子、LED照明等電子產(chǎn)品。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種模塑成型功率電感元件，其特征在干，包括預(yù)制磁芯、安置在所述預(yù)制磁芯上的線圈以及模塑成型覆蓋于所述磁芯及線圈上的磁性塑封層，與所述線圈相連的電極暴露在外。
2.如權(quán)利要求I所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述磁性塑封層含有磁粉顆粒、有機膠粘劑、潤滑劑和固化劑。
3.如權(quán)利要求I所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述預(yù)制磁芯為エ字形磁芯，所述磁性塑封層包覆所述磁芯的エ字上葉和磁芯中柱，所述磁芯的エ字下葉的外側(cè)及底部暴露在外。
4.如權(quán)利要求3所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述エ字形磁芯底部設(shè)置有兩平行電極槽，所述電極槽內(nèi)形成有金屬化層，繞在所述磁芯中柱上的線圈的兩個引出端分別收到兩電極槽中的一者內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述預(yù)制磁芯為T形磁芯，所述磁性塑封層覆蓋T形底座的延伸出磁芯中柱的那一面并包覆所述磁芯中柱。
6.如權(quán)利要求5所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述底座為在ー對對角上有截角棱邊的矩形體，所述矩形體在與相應(yīng)截角棱邊鄰接的對應(yīng)側(cè)邊上貼有金屬箔，套入在所述磁芯中柱的扁平線圈的兩個引出端分別彎折緊貼兩截角棱邊中的ー者并通過電阻焊焊接在金屬箔上。
7.—種模塑成型功率電感元件的制作方法，其特征在干，包括以下步驟 a.預(yù)制磁芯并在所述預(yù)制磁芯上安置線圈； b.通過模塑成型覆蓋磁性塑封層于所述磁芯及線圈上，與所述線圈相連的電極暴露在外。
8.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在干，所述磁性塑封層含有磁粉顆粒、有機膠粘劑、潤滑劑和固化劑。
9.如權(quán)利要求7所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述預(yù)制磁芯為エ字形磁芯，步驟a中，通過在磁芯中柱上進行繞線以安置線圈，步驟b中，通過模塑成型將所述磁性塑封層包覆所述磁芯的エ字上葉和磁芯中柱，所述磁芯的エ字下葉的外側(cè)及底部暴露在外，所述エ字形磁芯底部設(shè)置有兩平行電極槽，所述電極槽內(nèi)形成有金屬化層，將所述線圈的兩個弓I出端分別收到兩電極槽中的一者內(nèi)。
10.如權(quán)利要求I所述的模塑成型功率電感元件，其特征在干，所述預(yù)制磁芯為T形磁芯，步驟a中，將先制作好的扁平線圈套在磁芯中柱上，步驟b中，通過模塑成型將所述磁性塑封層覆蓋T形底座的延伸出磁芯中柱的那一面并包覆所述磁芯中柱，所述底座為在ー對對角上有截角棱邊的矩形體，所述矩形體在與相應(yīng)截角棱邊鄰接的對應(yīng)側(cè)邊上貼有金屬箔，將所述扁平線圈的兩個引出端分別彎折緊貼兩截角棱邊中的一者并通過電阻焊焊接在金屬箔上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塑成型功率電感元件，包括預(yù)制磁芯、安置在所述預(yù)制磁芯上的線圈以及模塑成型覆蓋于所述磁芯及線圈上的磁性塑封層，與所述線圈相連的電極暴露在外。在此還公開了一種模塑成型功率電感元件的制作方法，包括以下步驟a.預(yù)制磁芯并在所述預(yù)制磁芯上安置線圈；b.通過模塑成型覆蓋磁性塑封層于所述磁芯及線圈上，與所述線圈相連的電極暴露在外。所述功率電感產(chǎn)品具有薄型化、小型化、可靠性高的優(yōu)點。
文檔編號H01F41/00GK102856037SQ20121034345
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者夏勝程, 侯勤田, 楊亞冰, 吳錦超, 何海根 申請人:深圳順絡(luò)電子股份有限公司