CN103854825A

CN103854825A - 一种磁性被动元件及其制造方法

Info

Publication number: CN103854825A
Application number: CN201210524628.2A
Authority: CN
Inventors: 杨肇威; 何汪军; 陈雪峰; 许昌; 潘锦彰; 谢铭恩
Original assignee: Delta Electronics Chenzhou Co Ltd
Current assignee: Delta Electronics Chenzhou Co Ltd
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-11
Also published as: US20140159853A1; TW201423781A

Abstract

一种磁性被动元件及其制造方法，该磁性被动元件包括磁芯及缠绕包覆在该磁芯外表面的金属线层，该磁芯及该金属线层之间设置有绝缘层，该绝缘层为含金属离子的绝缘材料层，该绝缘层紧密包覆在该磁芯的外表面上，该绝缘层上设置有一条或多条包覆在该绝缘层的外表面且连通的金属离子引导路径，该金属离子引导路径为螺旋形，且可形成一个或多个电气环路。其制造方法包括：设置一磁芯；在该磁芯上用模具直接成型一含金属离子的绝缘材料层；在绝缘层表面上成型呈螺旋状的金属离子引导路径；在金属离子引导路径的表面沉积金属线层以最终形成磁芯表面的金属绕线。本发明工艺简单、生产成本低，可实现自动化生产且质量稳定可靠。

Description

一种磁性被动元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种磁性被动元件及其制造方法，特别是一种工艺简单可实现自动化生产的磁性被动元件及其制造方法。

背景技术

现有技术中的磁性被动元件，通常是采用扁平漆包线环绕成一定形状，然后与一定形状磁性材料磁芯装配，形成一个或者多个电气环路；或者将导线10（可为单线或者两个以上绞线）直接绕在磁性材料20的周围，形成一个或者多个电气环路，导线10的末端连接角尾30，参见图1，图1为现有技术的磁性被动元件结构示意图，此磁性被动元件的缺点是人工绕线，人力资源成本高、效率低。专利公开号为US2011/0108317，名称为“PACKAGED STRUCTUREHAVING MAGNETIC COMPONENT AND METHOD THEREOF”的美国专利申请公开的一种磁性被动元件，其制造工艺是在PCB板上面钻孔以形成导穿口、沉铜以及布线的方式，在磁性材料磁芯周围形成一个或者多个的电气环路，该种磁性被动元件的制作方法容易造成电感值下降，且针对制作较大的电感时成本相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制作自动化程度高、制作成本较低的磁性被动元件及其制造方法。该磁性被动元件可为较大电感值的磁性被动元件。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁性被动元件，其中，包括磁芯，包覆于磁芯的绝缘层及沉积于绝缘层表面的金属线层，所述金属线层成螺旋形且环绕于所述绝缘层表面。

上述的磁性被动元件，其中，所述金属线层为一个或多个电气环路。

上述的磁性被动元件，其中，所述磁芯为闭合式几何形状或日字形结构。

上述的磁性被动元件，其中，所述绝缘层材料为含有金属离子的绝缘材料。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种磁性被动元件制造方法，其中，包括如下步骤：

提供一磁芯；

在所述磁芯上形成一绝缘层，所述绝缘层为含金属离子的绝缘材料；

在所述绝缘层表面上成型呈螺旋状的金属离子引导路径；

在所述金属离子引导路径表面沉积金属线层以最终形成磁芯表面的金属绕线。

上述的磁性被动元件制造方法，其中，所述金属离子引导路径是通过采用激光活化所述绝缘层表面而成型。

上述的磁性被动元件制造方法，其中，所述金属线层是通过电镀方式在所述金属离子引导路径表面沉积金属离子而形成。

上述的磁性被动元件制作方法，其中，所述绝缘层是通过采用模具浇注形成于所述磁芯表面。

上述的磁性被动元件制造方法，其中，所述磁芯为闭合式几何形状或日字形结构。本发明的技术效果在于：

相对于传统的手工绕线工艺更适合自动化生产，且采用在磁芯外成型绝缘层并在绝缘层上活化电镀沉积出金属线层，以取代现有技术中的钻孔绕线技术，制作成本降低，对于电感值较大的磁性被动元件此效果更突出。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的磁性被动元件结构示意图；

图2A为本发明一实施例的磁性被动元件结构示意图；

图2B为图2A的剖视图；

图3A为本发明另一实施例的磁性被动元件结构示意图；

图3B为图3A的剖视图；

图4A为本发明又一实施例的磁性被动元件结构示意图；

图4B为图4A所示的磁性被动元件的磁芯结构示意图；

图5为本发明的方法流程图。

其中，附图标记

现有技术

10 导线

20 磁性材料

30 角尾

本发明

1 磁芯

2 绝缘层

3 金属离子引导路径

4 金属线层

S1～S4 步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明的磁性被动元件，主要是针对线圈匝数较多的磁性被动元件，或者说电感值较大的磁性被动元件。该磁性被动元件的应用范围也相对广泛，可以用于不止是PCB板上，也可以是高频信号传输技术或者低频电源，电感，变压器均可。

参见图2A～图2B，图2A为本发明磁性被动元件一实施例的结构示意图，图2B为图2A的剖视图。在该实施例中，本发明的磁性被动元件包括磁芯1、包覆于磁芯1的绝缘层2及沉积于绝缘层2表面的金属线层4，金属线层4呈螺旋形且环绕于绝缘层2表面。参见图3A－3B，图3A为本发明磁性被动元件另一实施例的结构示意图，图3B为图3A的剖视图。在该实施例中，磁性被动元件包括磁芯1及缠绕包覆在磁芯1外表面的金属线层4，磁芯1及金属线层4之间设置有绝缘层2。

在这两个实施例中，绝缘层2均为含金属离子的绝缘材料层，绝缘层2紧密包覆在磁芯1的外表面。绝缘层2外表面上可设置有一条金属线层4或多条金属线层4以形成一个或多个电气环路。该金属线层相当于普通磁芯上的金属绕线，由于其制作工艺不同于普通的缠绕于磁芯的金属绕线，从形状上看该金属线层相对于传统的磁芯上缠绕的漆包线的金属绕线会比较薄。实际上，在金属线层所对应的绝缘层2位置存在金属离子引导路径3。从图2B或图3B中看，金属离子引导路径3基本上与金属线层4是相互重叠的。金属离子引导路径3主要是用于引导金属线层选择性地在绝缘层2的预设位置，即绝缘层2上的金属离子引导路径3上形成金属线层4。

该磁性被动元件的磁芯形状可以为如图2或如图3所示例的环形结构，当然也可以其他形状闭合式的几何形状。图4例举了磁性被动元件的另外一种结构，如图4所示，该磁性被动元件的磁芯结构为日字形结构。如图4所示，金属线层位于日字形结构的中间一横线位置处。该日字形结构也可认为是属于一种闭合式的几何形状。

本发明的另外一方面，介绍了该磁性被动元件的制作方法。参见图5所例举的本发明磁性被动元件制作方法的流程图。本发明的磁性被动元件制造方法，包括如下步骤：步骤S1：设置一磁芯1；步骤S2：在磁芯1上形成一绝缘层2；步骤S3：在绝缘层2表面上成型呈螺旋状的金属离子引导路径3；步骤S4：在金属离子引导路径3表面沉积金属线层4以最终形成磁芯1表面的金属绕线。

其中，步骤S2中绝缘层2的制作可以通过采用模具浇注形成于磁芯表面。例如具体步骤可为，提供一种型腔模具，该型腔模具设有型腔，该型腔内含支撑柱，可支撑放入的磁芯。因此，实际上可根据要制作的磁性被动元件磁芯的形状选择与之匹配的型腔模具。针对于使用以上描述的型腔模具制作绝缘层2，可将绝缘材料制作成熔状，注入至型腔内，最后在型腔中硬化定型。磁芯表面所包覆的绝缘层2的制作方法，不局限于此处例举的制作方法。绝缘层2为含金属离子的绝缘材料；

其中，步骤S3金属离子引导路径3的成型，可通过表面激光镭射活化绝缘层表面形成一条或多条金属离子引导路径3。具体地，例如提供一磁芯载具，一发射激光的激光镭射仪器；将磁芯设置于载具上，利用激光镭射仪器镭射活化磁芯表面所包覆的绝缘层的特定位置。该特定位置可认为绝缘层表面预备形成金属离子引导路径3的位置。至于如何具体形成此呈螺旋状的金属离子引导路径，采用不同的制作设备，方法会略有些许不同。例如，载具转动或移动、激光镭射仪器转动或移动或者载具和激光仪器相互配合的相对运动而活化绝缘层2表面的特定位置的材料，形成呈螺旋状的金属离子引导路径3。具体如何去设计形成所需要的金属离子引导路径3也可以采用其他具体的对磁芯所包覆绝缘层表面进行激光镭射活化的方法，不局限于此例举的例子。

其中，步骤S4中，金属线层4是采用电镀沉积的方式形成。电镀液中金属离子含量例如可以如下表所示：

金属离子	电镀液中金属离子的浓度
		Cu	2.0~6.0g/l
Ni	2.0~6.0g/l
		Pd	1.5~3.5g/l
Au	1.0~3.0g/l

表格中的金属离子只是举例说明，可选用其中一种或多种，具体视电镀沉积的金属而定，采用范围数值内的浓度可使电镀效果均匀，平整。

在绝缘层2的表面形成金属离子引导路径3后，在电镀的过程中金属离子较为容易在金属离子引导路径3上沉积而不容易在绝缘层其他位置沉积，从而会形成如以上磁性被动元件中所介绍的与金属离子引导路径3形状基本一致的金属线层4。若进一步想达到金属线层4阻值较小的目的，可选择电镀沉积金属离子的工艺进行制作金属线层4。电镀的具体工艺是目前所公知的一种较为普遍的技术，因此，在这不多用笔墨进行描述。

从以上例举的磁性被动元件的制作方法可看出，该制作方法易于实现自动化制作，也利于批量生产此磁性被动元件。该制作方法既适合制作长条形的磁性被动元件也适合制作闭合式几何形状的磁性被动元件。由于绝缘层表面形成金属离子引导路径采用激光镭射活化的方法制作闭合式几何形状的磁性被动元件相对传统的闭合式几何形状的磁性被动元件的制作较为方便和简单，易于实现自动化。在制作大感量的磁性被动元件时，形成金属离子引导路径以及后续形成金属线层的工艺，相对传统的大感量或线圈较多的磁性被动元件优势也较为明显。因为电镀沉积金属线层的制作速度也基本不受需制作磁性被动元件线圈数量多少的影响。内通过电镀沉积的方式形成金属线层4以最终在磁芯1的周围形成一个或多个电气环路。在上述步骤已经在绝缘层2表面活化出特定的金属离子引导路径3，按电镀沉积技术在绝缘层2表面镀上金属，从而形成电气环路。

本实施例中，金属离子引导路径3为在绝缘层2表面通过表面激光活化雕刻成型的。金属线层4优选为在金属离子引导路径3内通过电镀沉积的方式形成。绝缘层2为含金属离子的绝缘材料，通过高温等过程而将此绝缘材料加工成熔状，在模具浇注硬化成型。沉积的金属离子是附着在绝缘层2表面，用现有激光活化技术按照固定的线路处理绝缘层2的表面，激光活化的地方表面粗糙形成为金属离子引导路径3，再用电镀沉金属离子的方式形成线路即金属线层4。另外，在完成成品后，还可以对该磁性被动元件的整个外表面进行绝缘处理，类似漆包线外面还有一层绝缘层，这样可以延长使用寿命。本实施例中，磁芯1可为环形例如圆形（参见图3B）或长圆形结构（参见图2B），或者日字形（参见图4A－4B，图4A为本发明又一实施例的磁性被动元件结构示意图，图4B为图4A所示的磁性被动元件的磁芯结构示意图）。其中，日字形的金属离子引导路径3沉积的位置与环形不同，该金属离子引导路径3沉积在日字形结构的中间一横的位置处，即日字形的四面边框处均无金属离子引导路径沉积。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种磁性被动元件，其特征在于，包括磁芯，包覆于磁芯的绝缘层及沉积于绝缘层表面的金属线层，所述金属线层呈螺旋形且环绕于所述绝缘层表面。

2.如权利要求1所述的磁性被动元件，其特征在于，所述金属线层为一个或多个电气环路。

3.如权利要求1或2所述的磁性被动元件，其特征在于，所述磁芯为闭合式几何形状或日字形结构的磁芯。

4.如权利要求1所述的磁性被动元件，其特征在于，所述绝缘层材料为含有金属离子的绝缘材料。

5.一种磁性被动元件制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供一磁芯；

在所述绝缘层表面上成型呈螺旋状的金属离子引导路径；

在所述金属离子引导路径的表面沉积金属线层以最终形成所述磁芯表面的金属绕线。

6.如权利要求5所述的磁性被动元件制造方法，其特征在于，所述金属离子引导路径是通过采用激光活化所述绝缘层表面而成型。

7.如权利要求5所述的磁性被动元件制造方法，其特征在于，所述金属线层是通过电镀方式在所述金属离子引导路径表面沉积金属离子而形成。

8.如权利要求5所述的磁性被动元件制作方法，其特征在于，所述绝缘层是通过采用模具浇注形成于所述磁芯表面。

9.如权利要求5所述的磁性被动元件制造方法，其特征在于，所述磁芯为闭合式几何形状或日字形结构。