一体化双层立绕电感器及其制造方法与流程

本发明涉及电感器技术领域，特别是涉及一种一体化双层立绕电感器及其制造方法。

背景技术：

电感器，是电子电路不可或缺的元件，它在电路中起滤波、扼流和储能的作用，由导体线圈与导磁体构成，而线圈是电感器的必要组成部分。线圈是电感这个物理量的不可或缺的载体，不同直径，不同形状、不同圈数、不同绕法的线圈将直接影响电感器的过电流能力、电感量大小、Q值大小及耐温等级。用在一体成型的线圈主要有两种，圆铜线空心线圈和扁平线空心线圈，其中圆铜线绕制的空心线圈一般绕制的方法比较单一，不同的只是线径的大小、线圈中孔的大小、层数的多少和圈数的多少，一般粗线径铜线多为单层或双层线圈，这种线圈通常电感量较小、电流较高，而细线径铜线多绕制成双层或多层线圈则电感量较高，电流较小。传统用在一体成的扁平线空心线圈最初是跟组装式大电流扁平线圈类似，侧绕单层线圈多用在低电感大电流电感，且体积较大6*6mm以上，不适合做小体积一体成型大电流电感。此外，传统贴片电感器电极通过焊接方式与线圈引出脚相连，焊接的效果受焊接设备、治具、焊接材料及焊接办法的影响，容易出现虚焊、假焊、碰伤线圈等导致成品开路或短路的隐患。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种体积相对小、电感量范围大且抗电磁干扰性好的电感器技术显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种体积相对小、电感量范围大且抗电磁干扰性好的一体化双层立绕电感器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一体化双层立绕电感器包括有磁性体、空心线圈和覆盖式电极，所述空心线圈填埋于磁性体并且空心线圈的线圈端部与所述磁性体的表面平齐，所述空心线圈的线圈端部裸露的表面覆盖有覆盖式电极，所述空心线圈设置有两层线圈，上下两层线圈相向绕制且上下两层线圈绕线的圈数相同。

优选的，所述覆盖式电极包括有底层导体和外层导体，所述底层导体和所述外层导体均为薄层状。

优选的，所述空心线圈为两层立绕式扁平线圈。

优选的，覆盖式电极将所述磁性体露出所述线圈端部一侧的表面全部覆盖，并且延伸至磁性体的上下两表面。

本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种体积相对小、电感量范围大且抗电磁干扰性好的一体化双层立绕电感器制造方法。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：

一体化双层立绕电感器的制造方法包括有以下步骤：

（1）空心线圈制备：

1）初始时，扁平漆包线与绕线棒相交；

2）扁平漆包线的两端分别缠绕于绕线棒形成两层线圈获得所述空心线圈，两层线圈的横截面与所述绕线棒的中轴线相垂直；

3）切除空心线圈的首尾两端多余的漆包线；

4）将空心线圈与绕线棒分离；

为了弥补小体积一体成型电感无大电流的缺憾，结合圆铜线空心线圈和扁平先空心线圈的绕法，使用阿尔法绕法，用自粘高温扁平线立绕上下两层完全相同的空心线圈，融合了圆铜线空心线圈的多层多圈和扁平线圈的大电流低损耗。

（2）填粉高压成型：

1）第一次填粉：将磁性粉末填装于入成型模具型腔中；

2）放入空心线圈；

3）第二填粉：将磁性粉末填装于成型模具型腔并覆盖所述空心线圈；

4）高压成型。

（3）烧结固化：将步骤（1）制得的一体化结构进行多段温度固化，第一阶段升温至70℃~90℃烧结30 min ~40min，第二阶段升温至110℃~130℃烧结90 min ~100min，第三阶段升温至150℃~170℃烧结30 min ~50min；

（4）涂加防氧化涂层：步骤（3）烧结后的半成品进行涂加防氧化涂层；

（5）引脚端面研磨：对空心线圈引线伸出的两侧端面进行研磨，保证空心线圈的引出端及磁性体裸露在外；

（6）激光蚀刻：对半成品的上下表面进行激光蚀刻，形成对称的焊盘位置；

（7）在空心线圈引线伸出的两侧端面设置覆盖式电极。

优选的，步骤（7）包括有2个小步骤，具体为：

1）通过化学置换反应在在空心线圈引线伸出的两侧端面形成底层导体；

2）再通过电解电镀方法在底层导体上形成外层导体。

优选的，步骤（3）中，第一阶段升温至80℃±5℃烧结35min，第二阶段升温至120℃±5℃烧结95min，第三阶段升温至160℃±5℃烧结40min。

优选的，步骤（1）中，初始时，扁平漆包线与绕线棒相交的夹角为40°~50°。

本发明的有益效果：

本发明的一体化双层立绕电感器包括有磁性体、空心线圈和覆盖式电极，所述磁性体为磁性粉末压制而成，所述空心线圈填埋于磁性粉末一并经高压制得空心线圈与磁性体的一体成型结构，所述空心线圈的线圈端部露出于所述磁性体；所述磁性体露出所述空心线圈的一侧的表面覆盖有所述覆盖式电极。本发明的空心线圈被磁性体包裹着，可有效降低电感器的直流内阻，同时空心线圈内部填充磁体增强电感器的负载能力保障，外部覆盖磁性体是为了提升电感器件在电路工作中的电磁抗干扰能力。相对于现有技术，本发明体积小性能好，性能体积比高，有利于高密度安装，提升客户端集成度。

本发明的一体化双层立绕电感器的制造方法包括有以下步骤：（1）高压力压制成型；（2）多段温度烧结固化，保证电气性能与物理性能稳定、平衡；（3）加防氧化涂层，隔绝产品本体与空气接触，提升防氧化性能，并强化绝缘性能；（4）对空心线圈引线伸出的两侧端面进行研磨；（5）对半成品的上下表面形成对称的焊盘位置；（6）在空心线圈引线伸出的两侧端面设置覆盖式电极。导体断面与覆盖式电极无死角面对面连接，有效保证连接可靠性。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的一体化双层立绕电感器的一个实施例的空心线圈绕线方式示意图。

图2是本发明的一体化双层立绕电感器的一个实施例的空心线圈结构示意图。

图3是本发明的一体化双层立绕电感器的一个实施例的结构示意图。

图4是本发明的一体化双层立绕电感器制备方法的流程示意图。

1磁性体、2空心线圈、2-1线圈端部、2-2扁平漆包线、3覆盖式电极、4绕线棒。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1至图3，本实施例的一体化双层立绕电感器包括有磁性体1、空心线圈2和覆盖式电极3，磁性体1为磁性粉末压制而成，空心线圈2填埋于磁性粉末一并经高压制得空心线圈2与磁性体1的一体成型结构，空心线圈2的线圈端部2-1露出于磁性体1，其中，空心线圈2设置有两层线圈，上下两层线圈绕线方向一致且上下两层线圈绕线的圈数相同，本实施例中，空心线圈2的线圈形状为圆形。空心线圈2上下各一层线圈，两层线圈的绕向与圈数完全一致，此种空心线圈2具有结构更紧密，空间利用率更高、散布电容更小、直流电阻更低、耐电流性能更好及频率响应特性更稳定等特点。

磁性体1露出空心线圈2的一侧的表面覆盖有覆盖式电极3。覆盖式电极3包括有底层导体和外层导体，底层导体和外层导体均为薄层状。覆盖式电极3的底层导体与空心线圈2的连接线外露导体无死角点对面式相连，外层导体起的是加固电极、增加电极可焊性及防电极氧化的多重作用，覆盖式电极3在电感器的上下表面对称式设置，可有效减少编带包装及上板焊锡分辨方向工序，提升作业效率。传统贴片电感器电极通过焊接方式与线圈引出脚相连，焊接的效果受焊接设备、治具、焊接材料及焊接办法的影响，容易出现虚焊、假焊、碰伤线圈等导致成品开路或短路的隐患。而与引脚式的点对面连接相比，覆盖式电极是面对面式与底层导体相连接，是化学方法在磁芯的保护下与线圈引出线断面直接融合，结合扁平线立绕的结构稳定性，很好的避免了成品的开路、短路，减小焊点的接触电阻，从而减小直流损耗，提升电流性能，覆盖式电极相对于普通引出式的电极效果更好，例如接触性更好、寿命更长、体积小、一致性更好等等。与现有技术相比，本发明的一体化双层立绕电感器为一体化结构，漏磁小，可靠性高。

参见图4，上述的一体化双层立绕电感器的制造方法包括有以下步骤：

（1）空心线圈的制备：

1）初始时，扁平漆包线2-2与绕线棒4相交，夹角为40°；

2）扁平漆包线2-2的两端分别缠绕于绕线棒4形成两层线圈获得空心线圈2，两层线圈的横截面与绕线棒4的中轴线相垂直；

3）切除空心线圈2的首尾两端多余的漆包线；

4）将空心线圈2与绕线棒4分离。

为了弥补小体积一体成型电感无大电流的缺憾，结合圆铜线空心线圈2和扁平先空心线圈2的绕法，使用阿尔法绕法，用自粘高温扁平线立绕上下两层完全相同的空心线圈2，融合了圆铜线空心线圈2的多层多圈和扁平线圈的大电流低损耗。

（2）填粉高压成型：将磁性粉末及空心线圈2放入成型模具型腔，高压力压制成型，具体操作为，

1）第一次填粉：将磁性粉末填装于入成型模具型腔中；

2）放入空心线圈2；

3）第二填粉：将磁性粉末填装于成型模具型腔并覆盖空心线圈2；

4）高压成型；

填粉高压成型步骤分两次填粉，第一次先铺底放入线圈后再第二次填粉铺满，这种方式可以确保空心线圈被完全包裹，而不会出现底部或者顶部填粉不均最终导致产品性能损失甚至失效。

（3）烧结固化：将步骤（2）制得的一体化结构进行多段温度固化，第一阶段升温至80℃烧结35min，第二阶段升温至120℃烧结95min，第三阶段升温至160℃烧结45min；

（4）涂加防氧化涂层：步骤（3）烧结后的半成品进行涂加防氧化涂层；

（5）引脚端面研磨：对空心线圈2引线伸出的两侧端面进行研磨，保证空心线圈2的引出端及磁性体1裸露在外；

（6）激光蚀刻：对半成品的上下表面进行激光蚀刻，形成对称的焊盘位置，以便于覆盖式电极3将所述磁性体1露出所述线圈端部2-1一侧的表面全部覆盖，并且延伸至磁性体1的上下两表面；

（7）制作覆盖式电极：在空心线圈2引线伸出的两侧端面设置覆盖式电极3，具体操作为，1）通过化学置换反应在在空心线圈2引线伸出的两侧端面以及步骤（6）在半成品的上下表面焊盘位置形成底层导体；2）再通过电解电镀方法在底层导体上形成外层导体。

实施例2

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例的空心线圈2的线圈形状为椭圆形。

实施例3

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。一体化双层立绕电感器制造方法中，步骤（2）第一阶段升温至70℃烧结30 min，第二阶段升温至115℃烧结90 min，第三阶段升温至155℃烧结30 min。

实施例4

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。一体化双层立绕电感器制造方法中，步骤（3）第一阶段升温至90℃烧结40min，第二阶段升温至125℃烧结100min，第三阶段升温至165℃烧结50min。

实施例5

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。步骤（3）中，第一阶段升温至85℃烧结35min，第二阶段升温至130℃烧结95min，第三阶段升温至170℃烧结40min。

实施例6

本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。步骤（3）中，第一阶段升温至85℃烧结35min，第二阶段升温至110℃烧结95min，第三阶段升温至150℃烧结40min。

实施例7

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。初始时，扁平漆包线2-2与绕线棒4相交的夹角为50°。

实施例8

本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。初始时，扁平漆包线2-2与绕线棒4相交的夹角为45°。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案说明而非对权利要求保护范围的限制。本领域的普通技术人员参照较佳实施例应当理解，并可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但属于本发明技术方案的实质相同和保护范围。