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TWI741888B - 電感製造方法及電感 - Google Patents

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TWI741888B
TWI741888B TW109141958A TW109141958A TWI741888B TW I741888 B TWI741888 B TW I741888B TW 109141958 A TW109141958 A TW 109141958A TW 109141958 A TW109141958 A TW 109141958A TW I741888 B TWI741888 B TW I741888B
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鄧銘欽
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Abstract

本發明揭露一種電感製造方法及電感。電感製造方法用以製造一電感，電感包含封裝體、線圈及兩個接腳，線圈位於封裝體內，兩個接腳與線圈的兩端相連接，兩個接腳的一部分露出於封裝體的一底面，電感製造方法包含：預先加熱步驟：對一芯體加熱；芯體置放步驟：將被加熱後的芯體置放於一模具；線圈置放步驟：將線圈設置於模具中；填粉步驟：將一粉體填入模具中；一成型步驟：對模具進行加熱及加壓，以使粉體成型為封裝體。

Description

電感製造方法及電感
本發明涉及一種電感製造方法及電感，特別是一種利用模鑄方式的電感製造方法及利用該電感製造方法製作出的電感。
請參閱圖1，其顯示為利用現有常見的以模鑄方式製造出的電感的縱切面，於該縱切面中可以看出，此電感Z於中心位置存在有裂痕Z1，該裂痕Z1會直接或間接影響電感的特性，例如導磁率、感量等。
本發明公開一種電感製造方法及電感，主要用以改善現有利用模鑄方式製造出的電感，在電感的縱切面中，常會發現裂痕等問題。
本發明的其中一實施例公開一種電感製造方法，其用以製造一電感，所述電感包含一封裝體、一芯體、一線圈及兩個接腳，所述芯體的至少一部分位於所述封裝體內，所述線圈位於所述封裝體內，兩個所述接腳與所述線圈的兩端相連接，兩個所述接腳的一部分露出於所述封裝體的一底面，所述電感製造方法包含：一預先加熱步驟：對所述芯體加熱；一芯體置放步驟：將被加熱後的所述芯體置放於一模具；一預填粉步驟：於達到一預定溫度的所述模具中填入一粉體，且使填入的所述粉體的高度不低於所述模具內空間的高度的三分之一；一等待步驟：等待至少一預定時間，以使位於所述模具中的至少一部分的所述粉體固化；一線圈置放步驟：將所述線圈設置於所述模具中；一填粉步驟：將粉體填滿所述模具中；以及一成型步驟：對所述模具進行加熱及加壓，以使所述粉體成型為所述封裝體。
本發明的其中一實施例公開一種電感，其是利用一電感製造方法製造，電感包含一封裝體、一芯體、一線圈及兩個接腳，芯體的至少一部分位於封裝體內，線圈位於封裝體內，兩個接腳與線圈的兩端相連接，兩個接腳的一部分露出於封裝體的一底面，電感製造方法包含：一預先加熱步驟：對芯體加熱；一芯體置放步驟：將被加熱後的芯體置放於一模具，並使所述芯體的一端的一定位結構，與所述模具的一下模具的一定位結構相互卡合；一線圈置放步驟：將線圈設置於模具中；一填粉步驟：將一粉體填入模具中；一成型步驟：對模具進行加熱及加壓，以使粉體成型為封裝體；電感的芯體的定位結構露出於封裝體的底面。
綜上所述，本發明的電感的製造方法所製造出的電感，相較於現有以模鑄製造出的電感，於電感的縱切面中，不容易產生裂痕等問題。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
S1~S5、SX、SW:流程步驟
A:電感
A1:封裝體
A11:底面
A12:凸起結構
A2:線圈
A21:導電片體
A3:接腳
A4:粉體
A5:芯體
B:模具
B1:上模具
B2:下模具
B21:定位結構
B3:中模具
B31:第一凹槽
B32:第二凹槽
SP:容槽
H1:高度
H2:高度
Z:電感
Z1:裂痕
圖1為利用現有常見的以模鑄方式製造出的電感的縱切面。
圖2為本發明的電感製造方法的第一實施例的流程示意圖。
圖3為本發明的電感的示意圖。
圖4為圖3所示的電感的縱切面的示意圖。
圖5為本發明的電感製造方法的下模具及芯體的示意圖。
圖6為本發明的電感製造方法的第二實施例的流程示意圖。
圖7為本發明的電感製造方法的中模具及下模具的示意圖。
圖8為本發明的電感製造方法的中模具及下模具的剖面示意圖。
圖9至圖13分別為本發明的電感製造方法的部分步驟所對應 的示意圖。
於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。
請一併參閱圖2至圖5，圖1為利用現有常見的以模鑄方式製造出的電感的縱切面，圖2為本發明的電感製造方法的第一實施例的流程示意圖，圖3為本發明的電感的示意圖，圖4為圖3所示的電感的縱切面的示意圖，圖5為本發明的電感製造方法的下模具及芯體的示意圖。
本發明的電感製造方法用以製造一電感A，電感A包含一封裝體A1、一線圈A2及兩個接腳A3，線圈A2位於封裝體A1內，兩個接腳A3與線圈A2的兩端相連接，兩個接腳A3的一部分露出於封裝體A1的一底面A11，電感製造方法包含：一預先加熱步驟S1：對一芯體加熱；一芯體置放步驟S2：將被加熱後的芯體置放於一模具；一線圈置放步驟S3：將線圈A2設置於模具中；一填粉步驟S4：將一粉體填入模具中；以及一成型步驟S5：對模具進行加熱及加壓，以使粉體成型為封裝體。
所述芯體可以是圓柱狀結構，但不以此為限，芯體也可以是方柱狀結構。所述粉體可以是包含金屬軟磁粉末及黏合膠。在較佳的實施例中，粉體的黏合膠的重量百分比濃度可以是介於0.5wt%~10wt%，如此，將可以確保粉體具有較佳的成型密度及磁特性。所述金屬軟磁粉末例如可以是包含碳基鐵粉、還原鐵粉、霧化鐵粉、鐵鎳粉、鐵矽鋁粉、鐵矽鉻粉、鐵矽粉等，所述黏合膠例如可以是包含環氧樹脂、壓克力樹脂、酚醛樹脂、矽樹脂等。另外，粉體還可以是包含硬脂酸等脂肪酸、氟化石墨等添加劑。在具 體的應用中，芯體也可以包含金屬軟磁粉末，而芯體及粉體可以是大致由相同的材料組成，且芯體的密度高於粉體的密度；通過所述預先加熱步驟S1後，芯體內的部分黏合膠將會逸散，而芯體整體的硬度將相對提升，且芯體內將會存在有微小的空隙，如此，在成型步驟S5中，受壓的芯體將不易發生裂痕。
在實際應用中，於所述預先加熱步驟S1中，則是使芯體加熱至一第一溫度，於所述成型步驟S5中，是使模具加熱至一第二溫度，第一溫度不高於第二溫度；舉例來說，第一溫度可以是介於100~180攝氏度(℃)攝氏度(℃)，而第二溫度可以是介於170~190攝氏度(℃)。在具體的實施中，可以是利用各式方式對芯體進行加熱，於此不加以限制，舉例來說，可以是將芯體設置於烤箱中，而利用熱風烘烤的方式對芯體進行加熱。
於所述芯體置放步驟S2中，例如可以是利用各式機械手臂等裝置，將加熱後的芯體置放於所述模具中。需說明的是，於所述芯體置放步驟S2中，所述「加熱後的芯體」例如可以是已經通過加熱並冷卻至常溫的芯體，或者，可以是剛加熱後且溫度尚未冷卻至常溫的芯體，當然，也可以是剛加熱後的芯體。具體來說，在較佳的實施例中，於預先加熱步驟S1及芯體置放步驟S2之間還可以包含一冷卻步驟：使加熱後的芯體冷卻至常溫。
如圖5所示，在較佳的實施例中，於芯體置放步驟S2中，可以是使芯體A5的一端與模具的一下模具B2的一定位結構B21相互卡合，據以使芯體A5穩定地設置於下模具B2；舉例來說，芯體A5可以是柱狀結構，而下模具B2的定位結構B21則可以是相對應的一凹槽。當然，在不同的實施例中，下模具B2的定位結構B21也可以是一凸起狀結構，而芯體的一端則可以是對應具有呈現為內凹狀的一定位結構。
特別強調的是，只要可以使芯體A5穩固地設置於下模具B2中，芯體A5的定位結構及下模具B2的定位結構B21的外型及尺寸皆可依據需 求變化，不以本實施例圖中所示為限。在較佳的實施例，為了使芯體A5的一端更容易地設置於下模具B2的定位結構B21中，芯體A5的一端可以是具有0.1~0.2公釐(mm)的倒角。
通過使下模具B2設置有定位結構B21的設計，可以讓芯體A5穩定地設置於下模具B2，從而避免芯體A5在製造過程中，相對於下模具B2發生歪斜等狀況，在芯體A5不容易發生歪斜的情況下，將可以使得最終成型的電感A內的線圈A2也不容易發生歪斜的狀況。如圖4所示，也就是說，利用本發明的電感製造方法所製成的電感A，在其縱切面中，線圈A2是整齊地排列設置；反觀，圖1所示的習知利用模鑄方式製成的電感的縱切面中，線圈A2則是歪斜地設置，歪斜地設置的線圈A2將會直接或間接影響電感A的相關特性(例如感量、導磁率等)。
於所述線圈置放步驟S3中，是使線圈A2套設於芯體，且線圈A2的兩端可以是連接兩個銅片，兩個銅片的一部分將成為電感A的接腳A3。於所述填粉步驟S4中，是使粉體A4填滿模具，填滿於模具中的粉體A4將包覆芯體A5，但各個銅片的一部分是不被粉體A4包覆。於所述成型步驟S5中，是使具有大致相同的溫度的一上模具B1及所述下模具B2，共同抵壓位於一中模具B3及下模具B2中的粉體A4及芯體A5，據以使粉體A4及芯體A5燒結為所述封裝體A1。
如圖5所示，值得一提的是，在較佳的應用中，芯體A5相反於固定於下模具B2的定位結構B21的一端，可以是具有半徑0.1~0.2公釐(mm)的圓倒角，如此，當芯體A5的一端與下模具B2的定位結構B21相互固定後，相關人員或設備將線圈A2套設於芯體A5時，線圈A2將可以相對容易套入芯體A5。
依上所述，本發明的電感製造方法，通過預先加熱步驟S1等設計，可以使芯體A5中的部分黏合膠逸散，而使得芯體A5的硬度提高，進 而可以使得最終製造出的電感A的縱切面中不易出現裂痕。具體來說，如圖1所示，現有以模鑄方式製造出的電感，於其縱切面中於大致中心的位置容易出現裂痕，而通過本發明的電感製造方法所製造出的電感A，於其縱切面中的中心位置將不易出現裂痕。
值得一提的是，如圖4所示，通過上述本發明的電感製造方法所製造出的電感A，於其縱切面中，若是以人類裸眼觀看，將不易區分出芯體與固化後的粉體，而裸眼將會是看到已經合而為一的封裝體A1，如此，即使電感所處的環境發生的相對劇烈的溫度變化，封裝體A1也不易因為材料的熱脹冷縮而發生失效的問題。如圖1所示，反觀習知以模鑄方式所製造的電感，於其縱切面中，將可以輕易地看出被線圈環繞的部分及位於線圈外圍的其餘部分，而兩部分之間明顯地出現有邊界，如此，當電感所處的環境發生的相對劇烈的溫度變化，被線圈環繞的部分及位於線圈外圍的其餘部分兩者可能因為收縮率不同、熱漲冷縮等因素，而使得邊界擴展成裂痕，進而可能導致電感在使用中的相關特性(例如感量、導磁率)降低。
請一併參閱圖6至圖13，圖6顯示為本發明的電感製造方法的第二實施例的流程示意圖，圖7為本發明的電感製造方法的中模具及下模具的示意圖，圖8為本發明的電感製造方法的中模具及下模具的剖面示意圖，圖9至圖13為本發明的電感製造方法的第二實施例的部分步驟所對應的示意圖。如圖6所示，本實施例的電感製造方法包含以下步驟：一預先加熱步驟S1：對芯體加熱；一芯體置放步驟S2：將被加熱後的芯體A5置放於一模具(如圖9所示)；一預填粉步驟SX：加熱所述模具，以使模具的溫度到達一預定溫度，並於模具中填入粉體A4，且使填入粉體A4的高度H2(如圖10所示)不低於模具內空間的高度H1(如圖10所示)的三分之一(如圖10所示)； 一等待步驟SW：等待至少一預定時間，以使位於模具B中的至少一部分的粉體A4固化；一線圈置放步驟S3：將線圈A2設置於模具B中(如圖11所示)；一填粉步驟S4：使粉體A4填滿模具B(如圖12所示)；以及一成型步驟S5：對模具B進行加熱及加壓，以使粉體成型為封裝體A1(如圖13所示)。
如圖7至圖9所示，所述模具可以是包含一上模具B1、一中模具B3及一下模具B2。中模具B3具有一第一凹槽B31及兩個第二凹槽B32，第一凹槽B31的深度大於各個第二凹槽B32的深度，第一凹槽B31位於兩個第二凹槽B32之間，且第一凹槽B31與兩個第二凹槽B32相互連通。下模具B2設置於中模具B3中，下模具B2的頂面形成有所述定位結構B21。下模具B2的頂面與中模具B3的第一凹槽B31共同形成一容槽SP，所述容槽SP用以承裝所述粉體A4。
如圖9及圖10所示，所述預先加熱步驟S1是指對中模具B3及下模具B2進行加熱(當然也可以是同時對上模具B1進行加熱)，於所述芯體置放步驟S2中，是將芯體A5的一端卡合於下模具B2的定位結構B21，而芯體A5將是對應位於所述容槽SP中。於所述預填粉步驟SX中，則是將粉體A4填入容槽SP中。
如圖11所示，於所述線圈置放步驟S3中，線圈A2的兩端所連接的兩個導電片體A21，將對應設置於兩個第二凹槽B32中。如圖12及圖13所示，在所述填粉步驟S4及所述成型步驟S5中，位於兩個第二凹槽B32中的兩個導電片體A21將不會受上模具B1抵壓，而當粉體A4成型為封裝體A1時，兩個導電片體A21再通過適當的彎折後，將成為兩個所述接腳A3。
在具體實施中，於所述預填粉步驟SX中所指的預定溫度可以是介於100~180攝氏度(℃)，於所述等待步驟SW中所指的預定時間可以是 介於5~10秒；當然，預定溫度及預定時間，可以是依據粉體的材質、封裝體A1(如圖3所示)的尺寸等對應變化。在實際應用中，於預填粉步驟SX中，可以是先加熱模具再於模具內填入粉體，或者，也可以先將粉體填入模具內，再加熱模具。
通過預填粉步驟SX及等待步驟SW的設計，芯體A5將通過固化後的粉體A4穩固地設置於模具B中，如此，於後續各步驟中，芯體A5將不易發生歪斜等狀況，相對地，套設於芯體A5的線圈A2也不易發生歪斜等問題，而最終製造出的電感A，於其縱切面(如圖4所示)中將不易看到線圈A2發生歪斜的問題。
在現有利用模鑄方式所製成電感，在其縱切面(如圖1所示)中除了常會發現線圈所圍繞的部分出現裂痕外，也常會發現部分線圈的排列不整齊而發生歪斜的狀況，線圈排列不整齊、歪斜等狀況，同樣會直接或間接影響電感的特性。上述本發明的電感製造方法，通過使下模具B2具有定位結構B21，而使芯體的一端固定於定位結構的設計，或者，預填粉步驟SX及等待步驟SW的設計，最終製造出的電感A，於其縱切面(如圖4所示)中將相對不容易發生線圈歪斜或是存在有裂痕的狀況。
特別強調的是，如圖5所示，本發明的芯體A5為柱狀結構，通過於下模具B2形成定位結構B21的設計，可以使芯體A5直立地設置於下模具B2中，且配合預填粉步驟SX及等待步驟SW的設計，可以讓芯體A5在接續的步驟中，仍然保持直立地設置於下模具B2的狀態，進而可以確保最終製造出的電感於其縱切面中，線圈不易發生歪斜的問題。
在其中一個實施例中，於所述等待步驟SW中，可以是使粉體A4不完全固化，而於線圈置放步驟S3中，則可以是使部分的線圈A2沒入位於模具B中的粉體A4，通過使線圈A2沒入位於模具B中的粉體A4的設計，也 可以使線圈A2更穩定地設置於模具B中，而使得最終製造出的電感A，於其縱切面中，不易發生線圈A2歪斜的狀況。
需特別說明的是，於本實施例的圖9~圖13中所示的上模具B1的外型僅為其中一示範態樣，在實際應用中，上模具B1面對中模具B3的端面可以是內凹形成有對應於容槽SP的凹槽，而上模具B1的凹槽及容槽SP將可以共同填滿粉體，據以形成特定外型的封裝體。
請復參圖3至圖5，圖3顯示為利用本發明的電感製造方法所製造出的電感的示意圖，圖4為圖3的電感的縱切面的示意圖。如圖3所示，本發明的電感A包含一封裝體A1、兩個接腳A3及一凸起結構A12。封裝體A1內設置有一線圈A2，線圈A2的兩端連接兩個接腳A3。封裝體A1的一底面A11具有一凸起結構A12，所述凸起結構A12是所述芯體A5與所述定位結構B21相互連接的部分(如圖5所示)。
綜上所述，本發明的電感製造方法及電感，於其縱切面中不易出現裂痕、線圈歪斜等狀況，而電感在運作過程中不易發生失效的狀況。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。
S1~S5:流程步驟

Claims (8)

  1. 一種電感製造方法，其用以製造一電感，所述電感包含一封裝體、一線圈及兩個接腳，所述線圈位於所述封裝體內，兩個所述接腳與所述線圈的兩端相連接，兩個所述接腳的一部分露出於所述封裝體的一底面，所述電感製造方法包含：一預先加熱步驟：對一芯體加熱；一芯體置放步驟：將被加熱後的所述芯體置放於一模具；一預填粉步驟：於達到一預定溫度的所述模具中填入一粉體，且使填入的所述粉體的高度不低於所述模具內空間的高度的三分之一；一等待步驟：等待至少一預定時間，以使位於所述模具中的至少一部分的所述粉體固化；一線圈置放步驟：將所述線圈設置於所述模具中；一填粉步驟：將所述粉體填滿所述模具；以及一成型步驟：對所述模具進行加熱及加壓，以使所述粉體成型為所述封裝體。
  2. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，於所述線圈置放步驟中，是使部分的所述線圈沒入位於所述模具中的所述粉體。
  3. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，所述預定溫度介於100~180攝氏度。
  4. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，所述預定時間介於5~10秒。
  5. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，所述預先加熱步驟是使所述芯體加熱至100~180攝氏度。
  6. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，所述粉體包含金屬軟磁粉末及一黏合膠，且所述粉體的所述黏合膠的重量百分比濃度為0.5wt%-10wt%，所述芯體包含金屬軟磁粉末，且所述芯體的密度高於所述封裝體的密度。
  7. 如請求項1所述的電感製造方法，其中，於所述芯體置放步驟中，是使所述芯體的一端與所述模具的一下模具的一定位結構相互連接，而所述芯體是通過所述定位結構固定地設置於所述下模具。
  8. 一種電感，其是利用如請求項7所述的電感製造方法製造，所述電感的所述封裝體的所述底面，具有一凸起結構，所述凸起結構是所述芯體與所述定位結構相互連接的部分。
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