[发明专利]模塑成型功率电感元件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模塑成型功率电感元件及制造方法。

背景技术

随着IC整机技术的发展，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，如开磁路或开气隙磁套式电感越来越不能满足IC发展要求。

对于普通开磁路功率电感产品，虽然可以做到较高的使用频率，但器件本身尺寸规格和质量较大，且存在严重的EMI问题。

对于加磁环或磁桶式闭磁路绕线功率电感产品，虽然可以较好的解决EMI问题，产品额定电流亦可以做到较大程度，但器件使用频率较低，重叠特性较差，且制造成本高，产品抗机械冲击及撞击能力较差。

随之发展了以下几种工艺类型的闭磁路功率电感。

模压工艺：将线圈放入模压机模具腔体中，填入绝缘磁粉颗粒，然后在一定压强和温度条件下成型。一般成型温度在100~550℃、压强在500~1000MPa。习知的模压一体成型电感磁体磁导率在10~40之间，成型压强大主要是为了提高磁体磁导率。由于较高的压强，磁粉会对内置绕组产生巨大作用力，会引起线圈变形导致电气特性离散、引起漆包膜损伤进而导致较大的开短路风险。由于成型机制的局限，产品的尺寸受到限制，现行行业使用该工艺生产的极限尺寸是2.5mm×2.0mm×1.2mm。

磁性胶水涂覆工艺：针对工字型绕组，通过点胶机，将磁性胶水披覆在线圈表面，然后在一定条件下固化成型。由于胶水具有流动性，对于磁芯形状上要求必须是工字型，然而由于胶水固化收缩或过回流焊膨胀过程会对工字型磁芯的上下叶片产生冲击进而导致开裂，此问题会在薄小型产品上体现的较为严重，另外随产品尺寸进一步减小，涂覆胶水的难度会大大增加，因此也限制了该工艺对于更薄更小尺寸方向发展。

磁性热缩套工艺：在绕组上套入磁性热缩套通过加热收缩后与内置绕组紧密结合。内置绕组一般是工字型或棒形，将热缩套套在绕组上，通过热处理后热缩套收缩紧贴在绕组上成型。其中热缩套的收缩程度不同会影响到紧贴程度，因此成型产品电气特性波动性较大。此外热缩套的组装也限制了自动化生产。另外对于更小型产品，对磁性热缩套的生产也较难实现，组装难度也大大增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模塑成型功率电感元件及制造方法，克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模塑成型功率电感元件，包括预制磁芯、安置在所述预制磁芯上的线圈以及模塑成型覆盖于所述磁芯及线圈上的磁性塑封层，与所述线圈相连的电极暴露在外。

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或压制成型工艺制作完成。

其中线圈与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形、棒形或工字形；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。

磁芯成型方式可以为模压或注塑成型。

所述预制磁芯可以为工字形磁芯，所述磁性塑封层包覆所述磁芯的工字上叶和磁芯中柱，所述磁芯的工字下叶的外侧及底部暴露在外。

所述工字形磁芯底部可设置有两平行电极槽，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。

所述预制磁芯也可以为T形磁芯，所述磁性塑封层覆盖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。

所述底座可以为在一对对角上有截角棱边的矩形体，所述矩形体在与相应截角棱边邻接的对应侧边上贴有金属箔，套入在所述磁芯中柱的扁平线圈的两个引出端分别弯折紧贴两截角棱边中的一者并通过电阻焊焊接在金属箔上。

一种模塑成型功率电感元件的制作方法，包括以下步骤：

    a. 预制磁芯并在所述预制磁芯上安置线圈；