TWI475572B - Manufacturing method of insulated coil - Google Patents
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Description
本發明係有關一種線圈的製造方法，尤指一種絕緣線圈的製造方法。
感應線圈係為一種載流元件，當通以電流可產生磁場，常應用於電感或變壓器等電子元件上。一般的感應線圈係由圓柱形線狀的金屬導體纏繞呈螺旋結構所形成，並於金屬導體表面附有一層絕緣漆。理想的環境下，通過金屬導體內的電子應該均勻分布於截面積上；然而，實際上，特別是高頻的狀態，金屬導體內的電子集中於表面的位置，使得中央區域空泛化，亦減少金屬導體所能運送電子的面積，大幅減低電子傳送的效率，稱為集膚效應(Skin Effect)。目前電子產品對於功率的需求日益增加，若要輸送較大高頻電流，勢必須使用直徑較大的圓柱狀金屬導線才能具備較大的表面積而滿足需求，然而，大直徑圓柱狀金屬導線無疑限制了電子產品微型化的可能。
為能夠解決上述圓柱狀金屬導線的問題，業界發展出扁平導線。相較於圓柱狀金屬導線，扁平導線具有較大的表面積，縱使在高頻的狀態下，也能提供較佳的電流運送量。除此之外，扁平導線亦可避免在纏繞堆疊成線圈狀態時所產生多餘的空隙，可以減少線圈的體積，符合電子產品微型化的需求。一般扁平導
線在製作的過程，首先將金屬(如銅金屬等)壓力加工，使金屬通過圓形模具，而得到所預先設定截面積尺寸的圓柱狀裸線。再者，將該圓柱狀裸線再一次經過外力擠壓形變成扁平狀裸線。或者，先成形一較大的金屬平板，於該金屬平板上定義出複數相互平行的長形切割區域，再利用切割機具將該金屬平板切割出複數長型扁平裸線。
傳統扁平狀裸線產生電性接腳的方式，可以在前述切割金屬平板時，先行定義出接腳的位置，於加工時連同扁平裸線一併切割成形。然而，利用一體切割成型接腳的方式，雖然可以節省接腳成形的時間，然而，將會導致大量金屬廢料的產生，而增加生產成本。另一方面，可分別成形長形扁平裸線以及扁平接腳，在扁平裸線的端部以疊合的方式焊接扁平接腳，而形成具有接腳的扁平導線。然而，此種疊合接腳的成形方式，將會使扁平導線局部厚度增加，使後續進行纏繞導線時，於每一匝圈之間形成空隙，增加整體金屬線圈的厚度。甚者，傳統扁平狀裸線常利用絕緣膠帶包覆表面而具備絕緣的能力，前述扁平裸線與接腳疊合的位置亦容易破壞絕緣膠帶的結構，而使該位置的金屬材料裸露出來，一旦空氣中具有較高的濕氣或者水氣，易產生短路的問題，影響電子元件的正常工作，而無法通過安全規定。
本發明之主要目的，在於解決傳統於扁平裸線上形成接腳時，增加整體線圈體積的問題，亦欲克服扁平裸線與接腳疊合的位置容易破壞絕緣層而導致電器短路的問題。
為達上述目的，本發明提供一種絕緣線圈的製造方法，包括步驟有：a)提供一導電薄片的步驟：該導電薄片包含有一導電部以及設置於該導電部端緣並與其相互垂直的連接面，該連接面的寬度小於該導電部的長度以及寬度；b)連接至少一接腳的步驟：分別連接一接腳於該二連接面以形成一導線架構，該接腳具有與該連接面相互焊接的接合面，該接合面的寬度等於或小於該連接面的寬度；c)絕緣塗裝該導線架構的步驟：利用絕緣塗料完整包覆於該導電薄片以及該接腳表面區域；d)形成絕緣層的步驟：硬化位於該導電薄片以及該接腳表面上的絕緣塗料以形成一絕緣層；以及e)纏繞線圈的步驟：將表面具有該絕緣層的導線架構環狀纏繞為一具有既定數目匝圈的導電線圈。
於一實施例中，該接腳的接合面是以雷射焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
於一實施例中，該接腳的接合面是以錫料焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
於一實施例中，該接腳的接合面是以超音波焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
於一實施例中，該接腳的接合面是以氬弧焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
於一實施例中，該導電薄片的材料為銅或鋁；該接腳的材料為銅或鋁。
於一實施例中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，提供一帶有電荷的絕緣塗料，並驅動該絕緣塗料往具有與該絕緣塗料相異極性的該導線架構移動，使該絕緣塗料完整包覆於該導線架構的表面。
於一實施例中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，提供粉末絕緣塗料高速通過一摩擦管而帶有電荷，混合該帶有電荷的粉末絕緣塗料與空氣，並驅動該粉末絕緣塗料往具有與該粉末絕緣塗料相異極性的該導線架構移動，使該粉末絕緣塗料完整包覆於該導線架構的表面。
於一實施例中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，包括步驟有：提供粉末絕緣塗料於一流化裝置；流化該粉末絕緣塗料；加溫該導線架構，以氣體驅動覆蓋該粉末絕緣塗料於該導線架構之表面；以及整平覆蓋於該導線架構表面的該粉末絕緣塗料。
於一實施例中，於該形成絕緣層的步驟，施以一硬化激發光，使該絕緣塗料硬化形成該絕緣層；該硬化激發光為紅外光或紫外光。
於一實施例中，於該形成絕緣層的步驟，施以一硬化溫度，使該絕緣塗料硬化形成該絕緣層。
於一實施例中，在完成該形成絕緣層的步驟後，重複進行該絕緣塗裝該導線架構的步驟以及形成絕緣層的步驟以增加該絕緣層的數目；該絕緣層的數目係介於1至5層。
於一實施例中，該連接面的長度小於該導電部的寬度。
於一實施例中，該導電薄片的該導電部包含有一開槽，該開槽包含有至少一平行於該連接面的輔助連接面。
於一實施例中，更包含有連接一輔助接腳的步驟，該輔助接腳連接於該開槽中的輔助連接面，該輔助接腳具有與該輔助連接面相互焊接的輔助接合面，該輔助接合面的寬度等於或小於該輔助連接面的寬度。
於一實施例中，該輔助連接面的長度小於該導電部的寬度。
本發明絕緣線圈的製造方法，利用導電薄片上設置於該導電部端緣的連接面以及接腳上寬度等於或小於該連接面寬度的接合面相互接合，使整體導電導線架構呈現平整態樣，藉此避免於纏繞線圈的過程中產生局部突起結構，而增加整體線圈體積或者因突起而破壞絕緣層，進而使線圈架構具有較佳的絕緣能力，並且增加線圈微型化的可能性。
10‧‧‧導電薄片
11、11a‧‧‧導電部
12、12a‧‧‧連接面
13‧‧‧開槽
131‧‧‧輔助連接面
20、20a‧‧‧接腳
21、21a‧‧‧接合面
22‧‧‧輔助接腳
221‧‧‧輔助接合面
30、30a‧‧‧導線架構
40‧‧‧絕緣層
50‧‧‧導電線圈
S10~S50‧‧‧步驟
Wa、Wb、Wc、Wd、Wf‧‧‧寬度
La、Lb‧‧‧長度
圖1，係本發明絕緣線圈的製造方法一實施例之步驟方塊示意圖。
圖2-1至圖2-5，係本發明絕緣線圈的製造方法一實施例之加工流程示意圖。
圖3-1至圖3-3，係本發明絕緣線圈的製造方法另一實施例導電薄片與接腳以及輔助接腳接合流程示意圖。
圖4，係本發明絕緣線圈的製造方法再一實施例之導電薄片與接腳組合示意圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請參閱『圖1』所示，係本發明一實施例之步驟方塊示意圖，如圖所示：本發明有關一種絕緣線圈的製造方法，主要包括步驟有：a)提供一導電薄片的步驟(S10)：該導電薄片包含有一導電部以及設置於該導電部端緣並與其相互垂直的連接面，該連接面的寬度小於該導電部的長度以及寬度；b)連接至少一接腳的步驟(S20)：分別連接至少一接腳於該連接面以形成一導線架構，該接腳具有與該連接面相互焊接的接合面，該接合面的寬度等於或小於該連接面的寬度；c)絕緣塗裝該導線架構的步驟(S30)：利用絕緣塗料完整包覆於該導電薄片以及該接腳表面區域；d)形成絕緣層的步驟(S40)：硬化位於該導電薄片以及該接腳表面上的絕緣塗料以形成一絕緣層；以及e)纏繞線圈的步驟(S40)：將表面具有該絕緣層的導線架
構環狀纏繞為一具有既定數目匝圈的導電線圈。
於本發明中，適用的導線種類是以導電薄片10為主，如『圖2-1』所示。該導電薄片10包含有一長形導電部11，以及設置於該導電部11端緣並與其相互垂直的連接面12，該連接面12可垂直於該導電部11延伸方向。該連接面12的寬度Wb小於該導電部11的長度La或者寬度Wa。於本實施例中，該導電薄片10的材料為銅或鋁，亦可使用其他導電金屬。本發明亦提供一接腳20，如『圖2-2』所示，該接腳20相對於該二連接面12具有一接合面21，該接合面21的寬度Wc等於或小於該連接面12的寬度Wb。該接腳20的材料選用與該導電薄片10相同的材料。該接腳20的接合面21可利用雷射焊接、錫料焊接或超音波焊接或氬弧焊接的方式穩固接合於該導電薄片10的連接面12，以形成一導線架構30。由於該接合面21的寬度Wc不大於該連接面12的寬度Wb，當該接腳20與該導電薄片10相互焊接後，不會凸出於該導電薄片10的導電部11。另者，該連接面12a設置於該導電部11a端緣並向一邊傾斜，如『圖4』所示，該接腳20a具有相對於該連接面12a傾斜角度的接合面21a，使該接腳20a得以與該導電部11a穩定相互焊接，以形成該導線架構。
待該接腳20與該導電薄片10接合後，利用絕緣塗料完整包覆於該導電薄片10以及該接腳20表面區域。本發明絕緣塗裝的方式可以多種形式達成，以下列出可使用的實施態樣。
於一實施例中，首先，準備一絕緣塗料於一儲存桶中，該絕緣塗料可為環氧樹脂、壓克力樹脂、矽利康樹脂或聚胺酯樹脂。將該絕緣塗料置於一噴槍中，該噴槍槍頭內部具有金屬放電導流針，該導流針上接上高壓負極，而該導線架構30則接地形成正極，使該噴槍槍頭與該導線架構30之間形成一強靜電電場。利用一壓縮空氣將該絕緣塗料從該儲存桶送至該噴槍槍頭的導流針時，由於導流針接上高壓負極產生的電暈放電，在其附近產生了密集的負電荷，使該絕緣塗料帶上負電荷，並進入了電場强度很高的静電場。在静電力和高壓運送氣體的雙重作用下，該絕緣塗料均匀地飛向接地的該導線架構30表面，並包覆於該導線架構30形成厚薄均匀的絕緣層40。
於另一實施例中，先準備一粉末絕緣塗料；該粉末絕緣塗料可為環氧樹脂、壓克力樹脂、矽利康樹脂或聚胺酯樹脂。該粉末絕緣塗料先儲存於一儲存桶中，藉由粉體幫浦所產生的一高壓氣體送至一摩擦槍的摩擦管中，由於該摩擦管不具導電性，該粉末絕緣塗料於該摩擦管中與管壁相互碰撞而摩擦起電，使該粉末絕緣塗料帶正電。由於粉末絕緣塗料是利用摩擦起電的方式帶電，所帶電荷極小，因此帶電粉末絕緣塗料形成極弱的空間電場，其電場強度決定於該粉末絕緣塗料粒子的正電帶電量。接著，該高壓氣體將該摩擦管中的帶電粉末絕緣塗料輸送至該導線架構30，利用靜電引力而使該粉末絕緣塗料均勻分布於該導線架構30的表面。
於另一實施例中，將準備好的粉末絕緣塗料置於一流化裝置中，該流化裝置內利用一壓縮空氣使該粉末絕緣塗料鬆動並處於流化狀態。再者，將形成好的該導線架構30預熱後，置
入具有流化粉末絕緣塗料的流化裝置中，利用一推平治具將覆蓋於該導線架構30上的粉末絕緣塗料整平。由於預熱好的導線架構30會熔化該粉末絕緣塗料，使該粉末絕緣塗料附著於該導線架構30的表面。
當完成將該絕緣塗料附著於該導線架構30的步驟後，可利用熱硬化製程，使該些絕緣塗料硬化形成一絕緣層40覆蓋於該導線架構30的表面，如『圖2-4』所示。其中，進行熱硬化製程時，施以一硬化溫度，該硬化溫度係介於100℃至250℃，施加該硬化溫度的時間係介於5至120分鐘。除了熱硬化製程之外，亦可使用光硬化製程硬化該絕緣塗料，其中，可選用紅外光或紫外光等硬化激發光。使用光硬化製程或熱硬化製程係根據絕緣塗料的不同而選擇。此外，若欲增加該導線架構30的絕緣效果，可以於完成絕緣塗料硬化後，再次依據不同的絕緣塗裝方式進行塗裝以及形成新的絕緣層40，以增加該絕緣層40的數目。其中，該絕緣層40的數目係介於1至5層。待該絕緣層40形成於該導線架構30上，可將該導線架構30利用人工或機械的方式纏繞為一具有既定數目匝圈的導電線圈50，如『圖2-5』所示。該導線架構30可依照不同需求決定匝圈的數目，使該導線架構30得以適用於各種的電子裝置。
於前述實施利中，該連接面12的長度Lb等於該導電部11的寬度Wa。於另一實施例中，如『圖3-1』所示，該連接面12的長度Lb小於該導電部11的寬度Wa。該接腳20利用該接合面21接合於該導電薄片10的連接面12，如『圖3-2』所示。除此之外，該導電薄片10的該導電部11二端緣之間具有一開槽13，該開槽13包含有至少一
平行於該連接面12的輔助連接面131。該開槽13供一輔助接腳22插設，該輔助接腳22具有與該輔助連接面131相互焊接的輔助接合面221，使該輔助接腳22連接於該開槽13中，如『圖3-3』所示，該輔助接合面221的寬度Wd等於或小於該輔助連接面131的寬度Wf。待該輔助接腳22與該導電薄片10接合後，亦可利用前述多種絕緣塗裝方法完整包覆於該導電薄片10以及該輔助接腳22表面區域，以形成一導線架構30a。最後，待該絕緣層40形成於該導線架構30a上，可將該導線架構30a利用人工或機械的方式纏繞為一具有既定數目匝圈的導電線圈。
綜上所述，本發明絕緣線圈的製造方法利用導電薄片上設置於該導電部端緣的連接面以及接腳上寬度等於或小於該連接面寬度的接合面相互接合，使整體導電導線架構呈現平整態樣，藉此避免於纏繞線圈的過程中產生局部突起結構，使線圈中各匝圈之間平整貼合，有效縮小整體線圈的體積。另外，本發明利用絕緣塗裝的方式將絕緣塗料包覆於導電薄片以及接腳的表面，並於其表面形成完整的絕緣層，使線圈架構具有較佳的絕緣能力。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
S10~S50‧‧‧步驟
Claims (22)
- 一種絕緣線圈的製造方法，包括步驟有：提供一導電薄片的步驟：該導電薄片包含有一導電部以及設置於該導電部端緣並與其相互垂直的連接面，該連接面的寬度小於該導電部的長度以及寬度；連接至少一接腳的步驟：分別連接至少一接腳於該連接面並令該接腳垂直於該導電薄片以形成一導線架構，該接腳具有與該連接面相互焊接的接合面，該接合面的寬度等於或小於該連接面的寬度；絕緣塗裝該導線架構的步驟：利用絕緣塗料完整包覆於該導電薄片以及該接腳表面區域；形成絕緣層的步驟：硬化位於該導電薄片以及該接腳表面上的絕緣塗料以形成一絕緣層；以及纏繞線圈的步驟：將表面具有該絕緣層的導線架構環狀纏繞為一具有既定數目匝圈的導電線圈。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該接腳的接合面是以雷射焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該接腳的接合面是以錫料焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該接腳的接合面是以超音波焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該接腳的接合面是以氬弧焊接的方式接合於該導電薄片的連接面。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該導電薄片的材料為銅或鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該接腳的材料為銅或鋁。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，提供一帶有電荷的絕緣塗料，並驅動該絕緣塗料往具有與該絕緣塗料相異極性的該導線架構移動，使該絕緣塗料完整包覆於該導線架構的表面。
- 如申請專利範圍第8項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該絕緣塗料可為環氧樹脂、壓克力樹脂、矽利康樹脂或聚胺酯樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，提供粉末絕緣塗料高速通過一摩擦管而帶有電荷，混合該帶有電荷的粉末絕緣塗料與空氣，並驅動該粉末絕緣塗料往具有與該粉末絕緣塗料相異極性的該導線架構移動，使該粉末絕緣塗料完整包覆於該導線架構的表面。
- 如申請專利範圍第10項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該粉末絕緣塗料為環氧樹脂、壓克力樹脂、矽利康樹脂或聚胺酯樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，於絕緣塗裝該導線架構的步驟中，包括步驟有：提供粉末絕緣塗料於一流化裝置；流化該粉末絕緣塗料；加溫該導線架構，以氣體驅動覆蓋該粉末絕緣塗料於該導線架構之表面；以及整平覆蓋於該導線架構表面的該粉末絕緣塗料。
- 如申請專利範圍第12項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該粉末絕緣塗料為環氧樹脂、壓克力樹脂、矽利康樹脂或聚胺酯樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，於該形成絕緣層的步驟，施以一硬化激發光，使該絕緣塗料硬化形成該絕緣層。
- 如申請專利範圍第14項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該硬化激發光為紅外光或紫外光。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，於該形成絕緣層的步驟，施以一硬化溫度，使該些絕緣塗料硬化形成該絕緣層。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，在完成該形成絕緣層的步驟後，重複進行該絕緣塗裝該導線架構的步驟以及形成絕緣層的步驟以增加該絕緣層的數目。
- 如申請專利範圍第17項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該絕緣層的數目係介於1至5層。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該連接面的長度小於該導電部的寬度。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該導電薄片的該導電部包含有一開槽，該開槽包含有至少一平行於該連接面的輔助連接面。
- 如申請專利範圍第20項所述絕緣線圈的製造方法，更包含有連接一輔助接腳的步驟，該輔助接腳連接於該開槽中的輔助連接面，該輔助接腳具有與該輔助連接面相互焊接的輔助接合面，該輔助接合面的寬度等於或小於該輔助連接面的寬度。
- 如申請專利範圍第1項所述絕緣線圈的製造方法，其中，該輔助連接面的長度小於該導電部的寬度。
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