一种电感元件的制作方法

本实用新型涉及一种电感元件。

背景技术：

随着互联网的急速发展，对IC整机技术的要求越来越高，集成化、小型化是历史发展的趋势，同时对功率型电感器总体上要求是小型化、薄型化、高频、低DCR、大电流、低EMI(电磁干扰)和低制造成本。传统工艺类型功率电感，如圆线飞叉绕制、扁平线对绕对产品的高度有一定的要求，不能充分的利用功率电感有限的空间。

对于传统线圈点焊与料架上的功率电感，焊点易出现虚焊等现象，并且焊点埋于磁体中，在压制过程中也易出现开路、短路现象。

对于传统的一体成型电感，先是将线圈至于空模穴中，再填粉进行压制，很难保证线圈能在设计的位置，线圈容易偏移，产品空间利用率低。

传统电感线圈采用扁平线对绕的方式制得，这种绕制方式是扁平线的宽度方向平行于磁芯中柱的轴向，但由于产品对DCR有一定的要求，扁平线的宽度决定了产品的极限高度，同时扁平线一般宽度最小是厚度的1.5 倍，导致产品高度不可能太低。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的实用新型构思及技术方案，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。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种电感元件。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电感元件，包括磁芯、卷绕在所述磁芯的中柱上的扁平线圈以及覆盖于所述磁芯及所述扁平线圈上的磁性塑封层，与所述扁平线圈的两个引出端相连的两个电极暴露在所述磁性塑封层外，其中所述扁平线圈经配置使得形成所述扁平线圈的扁平线的宽度方向垂直于所述磁芯的所述中柱的轴向，且所述扁平线在所述中柱的轴向上层层叠置。

进一步地，所述磁芯的整体形状为T字型、棒型或工字型。

进一步地，所述磁芯中柱的截面形状为正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。

进一步地，所述磁芯为T字型磁芯，所述T字型磁芯包括下叶和连接所述下叶的所述磁芯中柱，所述扁平线圈卷绕在所述磁芯中柱上，所述磁性塑封层包覆在所述扁平线圈以及所述磁芯上，但所述磁芯的下叶的外侧及底部的至少一部分暴露在外以便设置所述电极。

进一步地，所述磁芯为工字型磁芯，所述工字型磁芯含上叶、下叶和连接所述上叶与所述下叶之间的磁芯中柱，所述扁平线圈卷绕在所述磁芯中柱上，所述磁性塑封层包覆在所述扁平线圈以及所述磁芯上，所述磁芯的下叶的外侧及底部的至少一部分暴露在外以便设置所述电极。

进一步地，所述磁芯的底部设置有两个电极槽，所述电极槽内形成有金属化层，绕在所述磁芯的所述中柱上的所述扁平线圈的两个引出端分别收到所述两个电极槽中的一者内，所述引出端通过点焊的方式固定于所述电极槽内；或者，所述磁芯的侧面和底部均设置有两个电极槽，所述电极槽内形成有金属化层，所述磁芯的侧面的两个电极槽分别与所述磁芯的底部的两个电极槽通过所述金属化层相连，绕在所述磁芯的所述中柱上的所述扁平线圈的两个引出端分别收到所述磁芯的侧面的两个电极槽中的一者内，所述引出端通过点焊的方式固定于所述电极槽内。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的电感元件中，扁平线圈经配置使得形成所述扁平线圈的扁平线的宽度方向垂直于所述磁芯的所述中柱的轴向，且所述扁平线在所述中柱的轴向上层层叠置，从而，区别于传统的使扁平线的宽度方向平行于磁芯中柱的轴向的绕制方式，扁平线的宽度决定了产品的高度，本实用新型采用使扁平线的宽度方向垂直于于磁芯中柱的轴向的绕制方式，扁平线的厚度决定产品的高度，而扁平线的宽度最小是厚度的1.5倍，在获得同样DCR的情况下，本实用新型的电感元件的扁平线圈绕制方式可以更好地降低产品的高度尺寸，使产品更加薄型化。以此方式，在预制磁芯上形成线圈绕制，使线圈得到固定，在后期的模压/注塑时，线圈不偏移、变形，充分发挥了磁体的有效空间，同时使产品的一致性更好。线圈的引脚直接形成电极，大大降低开路风险，产品的可靠性更高。本实用新型可提供磁导率较大的例如在40～500之间的磁芯，在达到与模压一体成型电感相同的电感量情况下，本实用新型对于磁性塑封层模塑成型的压强可以适当减小，例如0～300MPa。本实用新型的功率电感产品的薄型化和小型化要求内置线圈线径更细，本实用新型中磁性塑封层的成型压强较小，因此更适用于实现功率电感产品的薄型化和小型化。

前述已经相当广泛地阐述了本实用新型的特征和技术优势，以便能够更好地理解本实用新型的详细描述。本实用新型的其它特征和优势将在以下描述。

附图说明

图1是本实用新型实施例的T字型预制磁芯示意图；

图2是本实用新型实施例的T字型磁芯底部电极槽示意图；

图3是本实用新型实施例(T字型磁芯)的线圈绕在预制磁芯上形成内置绕组示意图；

图4是本实用新型实施例(T字型磁芯)的磁性塑封层成型后的示意图；

图5是T本实用新型实施例(T字型磁芯)的成品外形图；

图6是本实用新型实施例的工字型预制磁芯示意图；

图7是本实用新型实施例(工字型磁芯)绕制扁平线圈示意图；

图8是本实用新型实施例(工字型磁芯)线圈立绕在预制磁芯上形成内置绕组的示意图；

图9是本实用新型实施例(工字型磁芯)的磁性塑封层成型后的产品示意图。

具体实施方式

以下通过实施例结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。本领域技术人员应该理解，披露的概念和具体实施例可以很容易地被使用作为基础用来修改或设计其它结构以完成本实用新型的相同目的。本领域技术人员也应该认识到，这种等同的构造并没有偏移本实用新型的精神和范围。被认为是本实用新型特点的新颖性特征，其结构和运作方法，以及进一步的目的和优点，从以下的描述并结合附图将被更好地理解。但是，应该深刻地认识到，提供的每个特征都仅是为了描述和说明，而不是意在限制本实用新型的定义。

参阅图1至图9，在一种实施例中，一种电感元件，包括磁芯100、 200、卷绕在所述磁芯100、200的中柱105、203上的扁平线圈110、210 以及覆盖于所述磁芯及所述扁平线圈110、210上的磁性塑封层108、205，与所述扁平线圈110、210的两个引出端106、107、201、202相连的两个电极暴露在所述磁性塑封层108、205外，其中所述扁平线圈110、210经配置使得形成所述扁平线圈110、210的扁平线的宽度方向垂直于所述磁芯的所述中柱105、203的轴向，且所述扁平线在所述中柱105、203的轴向上层层叠置。

在优选实施例中，所述磁性塑封层108、205通过模塑成型或者以涂胶方式形成。

在优选实施例中，所述磁性塑封层108、205包含磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂。

在进一步优选实施例中，所述磁粉颗粒的材料可以包含(但不限于) 锰锌、镍锌、羰基铁粉、铁镍合金、铁硅、铁硅铬、铁硅铝、钼坡莫、纳米晶、非晶中任意一种或多种。

在进一步优选实施例中，所述有机胶粘剂可以包含(但不限于)环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种。

在进一步优选实施例中，所述润滑剂可以包含(但不限于)硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中任意一种或多种，

在进一步优选实施例中，所述固化剂可以包含(但不限于)氨基树脂。

参阅图1至图9，在优选实施例中，所述磁芯100、200的整体形状可以为(但不限于)T字型、棒型或工字型。

在优选实施例中，所述磁芯中柱的截面形状可以为(但不限于)正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。

参阅图1至图5，在一个优选实施例中，所述磁芯100可以为T字型磁芯，所述T字型磁芯包括下叶109和连接所述下叶的所述磁芯中柱105，所述扁平线圈110卷绕在所述磁芯中柱105上，所述磁性塑封层108包覆在所述扁平线圈以及所述磁芯上，但所述磁芯的下叶的外侧及底部的至少一部分暴露在外以便设置所述电极。

参阅图6至图9，在另一个优选实施例中，所述磁芯200可以为工字型磁芯，所述工字型磁芯含上叶207、下叶204和连接所述上叶207与所述下叶204之间的磁芯中柱203，所述扁平线圈210卷绕在所述磁芯中柱 203上，所述磁性塑封层205包覆在所述扁平线圈以及所述磁芯上，所述磁芯的下叶的外侧及底部的至少一部分暴露在外以便设置所述电极。

在一个优选实施例中，所述磁芯的底部设置有两个电极槽103、104，所述电极槽103、104内形成有金属化层，绕在所述磁芯的所述中柱上的所述扁平线圈的两个引出端分别收到所述两个电极槽103、104中的一者内，所述引出端通过点焊的方式固定于所述电极槽103、104内。

在另一个优选实施例中，所述磁芯的侧面和底部均设置有两个电极槽 101、102、103、104，所述电极槽101、102、103、104内形成有金属化层，所述磁芯的侧面的两个电极槽101、102分别与所述磁芯的底部的两个电极槽103、104通过所述金属化层相连，绕在所述磁芯的所述中柱上的所述扁平线圈的两个引出端分别收到所述磁芯的侧面的两个电极槽101、102中的一者内，所述引出端通过点焊的方式固定于所述电极槽内。

参阅图1至图8，一种所述的电感元件的制造方法，包括以下步骤：

a.预制磁芯并在所述磁芯的中柱上绕制扁平线圈，将所述扁平线圈的两个引出端分别连接到设置在所述磁芯上的两个电极上；

b.在所述磁芯及所述扁平线圈上覆盖磁性塑封层，并使与所述扁平线圈相连的所述电极暴露在所述磁性塑封层外；

其中在步骤a中卷绕所述扁平线圈时，使得扁平线的宽度方向垂直于所述磁芯的所述中柱的轴向，且所述扁平线在所述中柱的轴向上层层叠置，以形成所述扁平线圈。

在一些优选实施例中，步骤b包括：配制磁性塑封料，所述磁性塑封层所含磁粉为经钝化和绝缘处理的羰基铁粉，优选地，羰基铁粉的粒径D50 为4μm；所述磁性塑封层的磁粉固含量在60～90wt％之间；所述有机粘结剂采用硅树脂和环氧树脂，含量在10～40wt％之间；优选地，所述固化剂为氨基树脂，优选地，所述固化剂的用量优选为硅树脂含量的6wt％；优选地，还添加总重量0.2wt％硬脂酸镁，进行均一化；使用配制好的磁性塑封料通过模塑工艺在所述线圈的外围形成所述磁性塑封层，优选地，成型压力为0～100MPa，然后经过150℃/1H烘烤使所述磁性塑封层中的有机成分固化。

在另一些优选实施例中，步骤b包括：配制磁性塑封料，所述磁性塑封层所含磁粉为经钝化和绝缘处理的FeSiCr金属软磁粉，优选地，FeSiCr 金属软磁粉的粒径D50为30μm；所述磁性塑封料磁粉的固含量在80～97wt％之间；所述有机粘结剂采用硅树脂，含量在3～20wt％之间；优选地，所述固化剂为氨基树脂，优选地，所述固化剂的用量为所述硅树脂含量的6wt％；使用配制好的磁性塑封料通过模塑工艺在所述线圈的外围形成所述磁性塑封层，优选地，成型压力为100～300MPa，然后经过150℃/1H烘烤使所述磁性塑封层中的有机成分固化。

在一些具体实施例中，可制作1.0*0.5*0.65mm的小尺寸产品。通过前述的绕制方式将扁平线绕制在预制的磁芯的中柱上，形成扁平线圈，引脚收于规定的位置。所述引脚通过点焊的方式，固定于电极槽内。电极槽可在磁芯的侧面，也可在磁芯的底面。磁性塑封料可以通过述模塑成型或者涂胶方式覆盖于磁芯及线圈上，线圈的引脚暴露在外。其中所述磁性塑封层可包含磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂等。所述磁粉颗粒的材料可以为锰锌、镍锌、羰基铁粉、铁镍合金、铁硅、铁硅铬、铁硅铝、钼坡莫、纳米晶、非晶中任意一种或多种。所述有机胶粘剂可以为环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种。润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌，但不限于所述类型。其中所述预制磁芯可根据实际制作需求及产品性能上选择铁氧体或金属软磁材质，形状上也可以任意变换。预制磁芯可由现有习知并普遍适用的注塑、压制成型或雕刻切削工艺制作完成。其中线圈在预制磁芯的安置方式可以是在预制磁芯上原位绕制形成内置线圈绕组。另一种方式是先制作线圈，然后再将线圈安置在预制磁芯上形成内置线圈绕组。

所述预制磁芯的整体形状可以为T字型、棒型或工字型；所述磁芯中柱截面形状可以为正方形、长方形、椭圆形、圆形或跑道型。

所述预制磁芯可以为T字型磁芯，所述T字型磁芯含下叶和磁芯中柱，所述磁性塑封层包覆下叶的一部分(包括工字型底座的延伸出磁芯中柱的那一面)以及所述磁芯中柱，所述磁芯的下叶的外侧及底部暴露在外。

所述预制磁芯也可以为工字型磁芯，所述工字型磁芯含上叶、下叶和磁芯中柱，所述磁性塑封层包覆所述磁芯的上叶和下叶的一部分以及中柱，所述磁芯的下叶的外侧及底部暴露在外。

T字型或工字型的磁芯底部可设置有两电极槽，优选地两电极槽平行设置，所述电极槽内形成有金属化层，绕在所述磁芯中柱上的线圈的两个引出端分别收到两电极槽中的一者内。或者，所述工字型或T字型磁芯的侧面设置有两个电极槽，磁芯的底部设置有两个电极槽/电极层，所述电极槽内形成有金属化层，磁芯的侧面的两个电极槽通过金属化层与磁芯的底部的两个电极槽/电极层相连，绕在所述磁芯中柱上的扁平线圈的两个引出端分别收到磁芯的侧面的两个电极槽中的一者内。

制作例1

如图1所示，可采用一次压制成型工艺制得FeSiCr材料的T字型磁芯，优选地，磁导率40～150，饱和磁通10000～15000mT。优选地，如图2 所示，该磁芯的底部设置有两平行的电极槽103、104，侧面设置有两条挂线槽或电极槽101、102。电极槽内优选通过溅射工艺形成金属化层。

可采用绕线机在上述T字型磁芯的中柱105上进行绕线。如图3所示，优选地，线圈绕制品完成后，线圈的引出端106、107收到电极槽103、104 中。

图4为磁胶灌封后成型的完成品示意图。绕好线的磁芯上通过模塑成型覆盖磁性塑封层108。磁性塑封层108包覆所述磁芯的中柱105和下叶片109的一部分(上表面)，所述磁芯的下叶片的底部暴露在外。

磁性塑封层108中所含磁粉优选为羰基铁粉，原粉经钝化和绝缘处理，粒径D50优选为4μm；磁性塑封料磁粉固含量优选在60～90wt％之间；有机粘结剂优选采用硅树脂和环氧树脂，含量优选在10～40wt％之间；固化剂优选为氨基树脂，固化剂的用量优选为硅树脂含量的6wt％；优选还添加总重量0.2wt％硬脂酸镁，进行均一化。使用配制好的磁性塑封料，通过模塑工艺在图3所示的磁芯和线圈上形成磁性塑封层，成型压力优选为 0～100MPa，然后优选经过150℃/1H烘烤，使塑封层中的有机成分固化。优选地，最后融铜金属化/PVD溅射等方式形成SMD用外部电极端子111。图5所示为优选实施例完成品的外形图。

制作例2

如图6所示，亦可采用粉末模压工艺制得金属软磁合金工字型预制磁芯，优选地，磁导率40～90，饱和磁通10000～15000mT，工字型型磁芯材质优选羰基铁粉。

该预制工字型磁芯的底座可以为矩形体，如图7所示，可先通过绕线机形在预制磁芯的中柱203上绕制扁平线圈，其具有两个引出端201、202，两个引出端201、202分别弯折紧贴工字型磁芯的下叶片204两侧。然后，通过激光焊将两个引出端201、202焊接在侧面的金属化层，形成如图7 所示的结构。

图8为磁性涂胶层205包裹扁平线圈示意图。图9为成型的完成品示意图。绕制好线圈的工字型磁芯上通过涂胶覆盖磁性胶水层205。

磁性塑封层205中所含磁粉优选为FeSiCr金属软磁粉，原粉经钝化和绝缘处理，粒径D50为30μm。磁性塑封料磁粉固含量优选在80～97wt％之间；有机粘结剂优选采用硅树脂，含量优选在3～20wt％之间；固化剂优选为氨基树脂，固化剂的用量优选为硅树脂含量的6wt％。使用配制好的磁性塑封料，通过模塑工艺在线圈绕组外围形成磁性塑封层205，成型压力优选为100～300MPa，然后优选经过150℃/1H烘烤使朔封层有机成分固化。优选地，最后在引出端201、202的焊点处涂上导电胶，加热固化后形成导电层206。图9所示为优选实施例完成品的外形图。

本实用新型的电感元件种适用于数码相机、手机、计算机、电视机、机顶盒、游戏机、汽车电子、LED照明等电子产品。所述功率电感产品具有薄型化、小型化、可靠性高的优点。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施例精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。此外，本实用新型的范围不旨在限于说明书中所述的过程、机器、制造、物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。本领域普通技术人员将容易理解，可以利用执行与本文所述相应实施例基本相同功能或获得与本文所述实施例基本相同结果的目前存在的或稍后要开发的上述披露、过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其范围内。