CN103377794A - 不用导线架的功率电感结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种功率电感结构及其制造方法，该功率电感结构包括一下部基板、一设置于下部基板上的线圈、以及一包覆线圈的中间层；其中，所述下部基板为具有磁性的软磁性磁体或不具有磁性的载体，该线圈为表面具绝缘层的线材，该中间层为含有磁性粉末的胶体；所述制造方法，是在下部基板的上方表面固定一铜线或其它导体表面设绝缘层的漆包线材的线包，再以内部含有磁性粉末的胶体涂布于线包上，然后切割成粒，再依序成型；其中，线包的固定，是在基板上方先形成一层与此线包线圈的导体金属接合的图形化的第二导体，此第二导体可将线圈电性引出至端电极，同时免除了导线架的使用。

Description

不用导线架的功率电感结构及其制造方法

技术领域

本发明是有关一种不用导线架的功率电感结构及其制造方法，特别是指可以利用整片生产取代现有单颗生产方式，使功率电感的生产速率提升，成本降低，生产的功率电感与外电极连接时有更高的电性连接可靠度者。

背景技术

现有功率电感，如美国第6，204，744B 1号专利所揭示的，如第1A、第1B、第1C与第1D图所示，线圈10为贴附于一电路板12，其包括一壳体14，从壳体14延伸出第一导线16与第二导线18，并分别与电路板上的焊接点20、22相焊接。该线圈10是利用一截面为直角形的直立扁平导线形成一绕线体24，线圈成为螺旋状，具有多个线圈，且包括内侧端26与一外侧端28，一导线架32即以其两个末端34、38分别与绕线体24的内侧端26及外侧端28焊接成为一体。然后，将已焊有导线16、18的绕线体24置入于铸模中，并于铸模中注入较佳为胶状的磁性粉末材料，该磁性粉末材料干燥后成为块体，脱模后，将导线架32的部份切断，即得该美国专利案的电感组件。

然而，该美国第6,204,744B 1号专利存在以下缺失：

1.其制造时，线圈组件若是以扁平导线缠绕而成，则扁平导线的缠绕若考虑到线圈两自由端引出端部都要位于线圈的外部时，绕线过程即较为繁复。

2.如图1D所示，线圈组件10若是以圆形导线缠绕而成，圆形导线的多层构成难以符合目前电子组件轻、薄、短、小的要求，其成本亦相对提高。

3.制造电感时，线圈组件是先焊接导线，再将其置入于铸模中，然后在铸模中置入磁性粉末材料，如此，将产生线圈组件与其包覆的磁性材料较不易完全密合的问题。

4.因为线圈的导线缠绕上下的重迭圈数高，故多层导线之间电磁干扰的情形，将使电感值的流失亦较大。

5.此外，由于目前生产上述功率电感产品仍需以一颗一颗为单位进行生产，因此耗费了相当大的人力以及相当长的时间，使生产效率降低。又其线圈的两端系先分别与一导线架的两个支脚焊接，再将导线架的联机外框切除，以得线圈接点的方式，亦造成材料的损失，此乃为其维持在一高成本的原因。

6.现有功率电感，其线圈与外部电极连结的方式为点对点连接，如此，当功率电感应用的设备存在温度有剧烈变动或需长时间施加电流时，线圈和外部电极就容易分离，造成电路开路，严重时将导致产品整个烧毁。

有鉴于现有功率电感有上述缺失，本发明人针对这些缺失研究进行改进，提出本发明的功率电感及制作方法。

发明内容

因此，本发明即旨在提供一种功率电感及其制造方法，是利用在一下部基板上先形成导体层，其次在导体之间设置线包，再在线包上被覆内部含有磁性粉末的胶体，然后切割成粒，再依序成型者。

依本发明的此种功率电感及其制造方法，提供功率电感可一次性大量生产，使产品的生产效率大为提升，此为本发明的又一目的。

依本发明的又一种功率电感及其制造方法，其电感单元的线圈引出线端部无需先焊接于一导线架的支脚以形成功率电感单元的电极接线端，故可免除制备导线架及焊接线圈引出线端部的制程，其功率电感的成本大为降低，此为本发明的另一目的。

依本发明的此种功率电感及其制造方法，由于其制造过程中无需采用导线架，不但无制备导线架的成本，也不会产生线圈焊接于导线架的支脚后，需将导线架的外框切除的制程成本与外框材料的成本，此为本发明的再一目的。

依本发明的此种功率电感及其制造方法，经由该制造方法所制得的功率电感，不但能符合目前电子组件轻、薄、短、小的要求，同时线圈与外部电极紧密结合形成于电感组件的单元本体内，不会有现有电感组件线圈与接脚分离，造成电子装置损坏的情形，此为本发明的更一目的。

至于本发明的详细构造，应用原理，作用与功效，则请参照下列依附图所作的说明即可得到完全了解。

附图说明

图1A～图1D为美国专利第6,204,744B 1号案的实施例示意图。

图2为本发明的功率电感本体的立体示意图。

图3为本发明在功率电感本体两侧形成端电极的立体示意图。

图4-1～4-10为本发明的第一实施例的制造流程平面示意图。

图5A-5J为本发明的第二实施例的制造流程平面示意图。

主要组件符号说明：

10：线圈

12：电路板

14：本体

16：第一导线

18：第二导线

20、22：焊接点

24：绕线体

26：内侧端

28：外侧端

32：导线架

34、38：末端

100：下部基板

200：线圈

300：导电金属层

400：中间层

500、600：端电极

3A：立柱

201、301：下部基板

202a、202b、202c、302：导电金属层

203a、203b：线圈单元

203a1、203a2、203b1、203b2：引出线

203、303：线包

204、304：胶体

205、305：上部基板

206、306：导体层

207、307：导电层

2000、3000：粒状元件

具体实施方式

本发明的此种功率电感，其本体如图2所示，其包括一下部基板100、一设于下部基板上的导电金属层300、一设置于下部基板上的线圈200、以及一包覆线圈200的被覆层400；其中，该下部基板100可为具有磁性的软磁性磁体或不具有磁性的载体，该线圈200为表面具绝缘层的线材，该导电金属层300可为银(Ag)、锡(Sn)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)或其它可导电材料层，导电金属层300与线圈200电性连接，该被覆层400则为含有磁性粉末的胶体。

另外，如图3所示，在电感本体形成导电金属层300的两侧端面，可形成被覆本体上、下侧端面的端电极500、600，以适合于表面黏着使用。

本发明的功率电感，其制造方法有多个如下所述的实施例：

[实施例一]

1.准备一下部基板201，该下部基板201可为具有磁性的软磁性载体或不具有磁性的载体，如氧化铁基板或氧化铝基板或PET(如图4-1所示)；

2.于下部基板201上形成多道分离的导电金属层202a、202b、202c...，此导电金属层202a、202b、202c...可为铜、银、铝、锡、镍或其它导电材料，或其相互的合金相互重迭而成(如图4-2所示)。

3.使用一线包203设于下部基板201的上表面，线包203为呈矩阵排列的多个线圈单元203a、203b...，两相邻的线圈单元203a、203b...之间为线圈单元203a、203b的引出线203a1、203a2、203b1、203b2...所构成，而相邻的两线圈单元的相邻引出线203a2、203b1可为同一。此线包203的材质可为铜线或其它导体，此铜线可为表面具有绝缘层的漆包线(如图4-3所示)；

4.利用焊接制程或热压制程，将线包203的线圈单元203a、203b...的引出线203a1、203a2、203b1、203b2...与导电金属层202a、202b...作电性连结；如此，使线圈单元203a、203b...位于两道分离的导电金属层202a、202b…之间(如图4-4所示)。

5.使用一内部含有磁性粉末的胶体204，涂布于线包203之上，该胶体204所内含的磁性体可为铁氧磁体或铁以及其合金粉末(如图4-5所示)；而因为磁性粉末胶体是涂布而不是模塑，因此应力可大幅减少，不易裂，可适合用来制作薄型化产品。

6.于胶体204的上表面覆盖一上部基板205以做为固定层(如图4-6所示)，此上部基板205和下部基板201可为相同材料，再利用约200℃烘烤，即可将上述胶体204固化并使之与上部基板205黏结；(此处，需说明的是，上部基板205也可以不设置)。

7.利用切割制程将此片烘烤完的基板分割成粒状元件2000(如图4-7以及图4-8所示)；

8.切割完成的粒状元件再经印刷制程、化学镀制程或是溅镀制程，将组件对向侧边导线露出层覆盖一层电性导体层206，此电性导体层206可为银、铜、铟、铝、镍等导电材料(如图4-9所示)，此电性导体层206的厚度可为0.1～100um；

9.利用化学镀制程镀上一导电层207(如图4-10所示)，此导电层207依序可为银/镍/锡(/Ag/Ni/Sn)、铜/镍/锡(Cu/Ni/Sn)或铜/锡(Cu/Sn)，使组件成为表面黏着型组件。

[实施例二]

1.准备一下部基板301，该下部基板301可为具有磁性的软磁性磁体或不具有磁性的载体，如氧化铁基板或氧化铝基板或PET(如图5A所示)；

2.于下部基板301上形成多道分离的导电金属层302，此导电金属层302可为可为铜、银、铝、锡、镍或其它导电材料，或其相互的合金重迭而成(如图5B所示)；

3.使用一线包303设于下部基板301的上表面，线包303为呈矩阵排列的多个线圈单元，两相邻的线圈单元之间乃为线圈单元的引出线所构成，而相邻的两线圈单元的相邻引出线可为同一。此线包303的材质可为铜线或其它导体，此铜线可为表面具有绝缘层的漆包线，并将此线包利用工具固定在基板的两侧(如图5C所示)；利用焊接制程或热压制程，将线包303的线圈单元的引出线与导电金属层作电性连接；如此，使线圈单元位于两道分离的导电金属层之间；

4.在线包303的每一线圈之中填入一立柱3A，该立柱3A为棒状体，其可为磁性材料或非磁性材料，例如铁(Fe)及相关合金或氧化物，以用来调整功率电感的电气特性；(如图5D所示)；

立柱3A为磁性材料时，可经由导磁系数改变线圈的电感值及饱和电流。例如，使用锰-锌-氧化铁或镍-锌-氧化铁的氧化铁系材料中柱，可使线圈有较高的电感值，但饱和电流会较低；使用铁-硅，铁-镍的铁系材料中柱，则可使线圈有较高的饱和电流，但电感值较低；或者，亦可经由改变立柱设置的位置来调整功率电感的电气特性；

5.使用一内部含有磁性粉末的胶体304，涂布于线包303之上，该胶体304所内含的磁性体可为铁氧磁体或铁以及其合金粉末(如图5E所示)；而因为磁性粉末胶体是涂布而不是模塑，因此应力可大幅减少，不易裂，可适合用来制作薄型化产品。

6.于胶体304的上表面盖上一上部基板305以做为固定层(如图5F所示)，此上部基板305和下部基板301可为相同材质，再利用约200℃烘烤，即可将上述胶体304固化并使之与上部基板305黏结；(上部基板305也可以不设置)

7.利用切割制程将此片烘烤完的基板分割成粒状元件3000(如图5G、5H所示)；

8.切割完成的粒状元件再经印刷制程、化学镀制程或是溅镀制程，将组件对向侧边导线露出部位镀上一层电性导体层306，此电性导体层306可为银、铜、铟、铝、镍等导电材料(如图5I所示)，电性导体层306的厚度可为0.1～100um；

9.利用化学镀制程镀上一导电层307(如图5J所示)，此导电层307依序可为银/镍/锡(/Ag/Ni/Sn)、铜/镍/锡(Cu/Ni/Sn)或铜/锡(Cu/Sn)，使组件成为表面黏着型组件。

上述实施例二的步骤2中，其导电金属层302也可为铜、银、铝、锡、镍或其它熔点温度介于200～600℃的导电材料，或其相互的合金重迭而成。如此，其在过高温状态时可被熔断，而使本发明的功率电感具有与保险丝类似的保护功能。

上述实施例二的步骤6中，以200℃烘烤仅为实施范例，并非用以限定其烘烤温度。

从上述可知，本发明的不用导线架的功率电感结构及其制造方法，经由该制造方法所制得的功率电感，确实具有构造更为简单，制造更为容易，操作时更为安全的功效，而这些功效可以改进现有功率电感的缺陷。

以上所述仅为本发明较佳的具体的实施例，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种不用导线架的功率电感的制造方法，其步骤包括：

制备一下部基板；

于下部基板上形成多数道分离的导电金属层；

将一呈矩阵排列的多数个线圈单元且线圈单元表面设绝缘层的线包，置于上述下部基板的上表面，使每一线圈单元各位于两导电金属层之间，线圈单元与线圈单元之间的引出线并与导电金属层连接固定；

将一含有磁性粉末的胶体涂布于上述线包之上；

利用切割制程将基板分割成多个粒状元件，分割后的每一粒状元件，其上表面两侧均有导电金属层，两导电金属层之间均有线圈单元，线圈单元与导电金属层以引出线连接，且导电金属层、线圈单元及引出线均被胶体覆盖；

再于粒状元件对向侧边的导线露出部位，镀上一层电性导体层；

于粒状元件两侧形成一导电层，使成为表面黏着型组件。

2.一种不用导线架的功率电感的制造方法，其步骤包括：

制备一下部基板；

于下部基板上形成多数道分离的导电金属层；

将一呈矩阵排列的多数个线圈单元且线圈单元表面设绝缘层的线包，置于上述下部基板的上表面，使每一线圈单元各位于两导电金属层之间，线圈单元与线圈单元之间的引出线并与导电金属层连接固定；

在线包的每一线圈之中填入一可用来调整功率电感的电气特性的立柱；

将一含有磁性粉末的胶体涂布于上述线包之上；

利用切割制程将基板分割成多数粒状元件，分割后的每一粒状元件，其上表面两侧均有导电金属层，两导电金属层之间均有线圈单元，线圈单元与导电金属层以引出线连接，且导电金属层、线圈单元及引出线均被胶体覆盖；

再于粒状元件对向侧边的导线露出部位，镀上一层电性导体层；

于粒状元件两侧形成一导电层，使成为表面黏着型组件。

3.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述胶体的上表面另覆盖一上部基板做为固定层。

4.如权利要求3所述的制造方法，其中所述下部基板或上部基板的材质为具有磁性的软磁性磁体或不具有磁性的载体。

5.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述电性导体层的厚度为0.1～100μm。

6.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述线包为选用于铜线或其它导体表面设绝缘层的漆包线材，线包的对向引出端并利用焊接或加热方式固定于导电金属层。

7.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述胶体中所含磁性粉末为铁氧磁体或铁及其合金粉末。

8.如权利要求1或2所述的制造方法，其中所述导电金属层可为银/镍/锡(Ag/Ni/Sn)、铜/镍/锡(Cu/Ni/Sn)或铜/锡(Cu/Sn)。

9.如权利要求2所述的制造方法，其中所述立柱材质为具有软磁性的材料。

10.如权利要求9所述的制造方法，其中所述立柱与下部基板连结。

11.如权利要求9所述的制造方法，其中所述立柱与下部及上部基板均相互连结。

12.一种功率电感，包括：一下部基板；二分别形成于下部基板上表面两侧的导电金属层；一设于两导电金属层之间的线圈，线圈与导电金属层以一引出线连接固定；一含有磁性粉末的胶体，包覆该导电金属层、线圈及引出线。

13.如权利要求12所述的功率电感，其中所述线圈与导电金属层为焊接连结或压接连结。

14.如权利要求12所述的功率电感，其中所述线圈为于铜线表面被覆绝缘层。

15.如权利要求12所述的功率电感，其中所述胶体的磁性粉末为铁氧磁体或铁以及其合金粉末。

16.如权利要求12所述的功率电感，其中又设有一上部基板，该上部基板与胶体黏结。

17.如权利要求12所述的功率电感，其中所述线圈的内部设有一立柱，立柱于线圈中的位置及其材料特性用以调整功率电感的电气特性。

18.如权利要求12所述的功率电感，其中所述上部基板或下部基板，为具有磁性的软磁性磁体或不具有磁性的载体。

19.如权利要求12所述的功率电感，其中所述电感本体组件表面除具有电性导体层的面，其它各面均披覆一层绝缘材料层。

20.如权利要求12所述的功率电感，其中所述下部基板上表面两侧的导电金属层，为以熔点介于200至600度的金属或其合金所构成。

21.如权利要求20所述的功率电感，其中所述导电金属层，于温度高于其熔点时会收缩而和引出线分离。

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