CN112151242A - 一种电磁元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁元件及其制造方法，电磁元件包括：基板、磁芯、传输线层以及多个导电件；基板包括中心部和外围部，中心部上开设有贯穿基板的多个内部导通孔，外围部上开设有贯穿基板的多个外部导通孔，中心部和外围部之间形成有环形容置槽以收容磁芯；传输线层设置在基板的相对两侧，且包括沿环形容置槽的周向间隔排布的多个导线图案，每一导线图案均跨接于对应的一个内部导通孔和一个外部导通孔之间；多个导电件设置在内部导通孔和外部导通孔内，用于顺次连接两个传输线层上的导线图案，进而形成绕磁芯传输电流的线圈回路；其中，磁芯上开设有气隙。通过在磁芯上开设气隙，从而可以增加磁芯本身对电流影响的稳定性。

Description

一种电磁元件及其制造方法

技术领域

本申请涉及电磁元件制造技术领域，特别涉及一种电磁元件及其制造方法。

背景技术

现有的埋磁式电磁器件，通常通过将磁芯埋设到一基板内，然后在基板两侧设置导电金属层，通过打孔将所述两侧的导电金属层电连接起来，从而形成环绕磁芯设置的线匝。

然而，现有的埋磁式电磁器件在工作的过程中容易受到线匝中的电流影响，导致出现磁饱和现象。

发明内容

本申请提供一种电磁元件及其制造方法，以解决现有技术中埋磁式电磁器件在工作的过程中容易受到线匝中的电流影响，导致的出现磁饱和现象的问题。。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电磁元件，其中，所述电磁元件包括：

基板，包括：

中心部，其上开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔；和

外围部，其上开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；所述中心部和所述外围部之间形成有环形容置槽；

磁芯，收容在所述环形容置槽内；

传输线层，所述基板相对的两侧各设置有一所述传输线层，其中，每一所述传输线层均包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多个导线图案，每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和

多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接所述两个传输线层上的所述导线图案，进而形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路；

其中，所述磁芯开设有将其环形体截断的开口，以形成所述磁芯的气隙。

其中，所述开口沿所述磁芯的中心向所述磁芯外轮廓延伸的方向设置。

其中，在沿所述磁芯的中心向所述磁芯外轮廓延伸的方向上，所述开口宽度处处相等。

其中，所述开口宽度为0.2-0.5mm。

其中，其特征在于，所述磁芯为圆环体或者方环体。

其中，所述电磁元件为变压器、滤波器或者电感。

其中，所述基板由树脂材料形成，所述磁芯由铁氧体磁芯材料形成。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电磁元件的制造方法，其中，包括：

对环形的磁芯进行切割，以形成磁芯的气隙；

将形成所述气隙后的磁芯设置到具有环形容置槽的基板中，其中，环形容置槽将所述基板分成中心部和外围部；

在所述基板的两侧分别压设一个导电片；

在对应所述中心部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个内部导通孔，并在对应所述外围部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个外部导通孔；

在每一所述导电片上制作多个导线图案以形成传输线层，且在每一所述内部导通孔和每一所述外部导通孔内分别设置一导电件；多个所述导线图案沿所述环形容置槽的周向间隔排布，且每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间，所述导线图案通过所述导电件顺次连接，以形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电磁元件的制造方法，其中，包括：

提供基板，并在所述基板上开设环形容置槽以将所述基板分成中心部和外围部；

将与所述环形容置槽的形状相匹配的磁芯埋入所述环形容置槽内；

在所述基板的两侧分别压设一个导电片；

在对应所述中心部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个内部导通孔，并在对应所述外围部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个外部导通孔；

在每一所述导电片上制作多个导线图案以形成传输线层，且在每一所述内部导通孔和每一所述外部导通孔内分别设置一导电件；多个所述导线图案沿所述环形容置槽的周向间隔排布，且每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间，所述导线图案通过所述导电件顺次连接，以形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路；

在所述基板一侧预设位置对基板内的所述磁芯进行切割，以形成所述磁芯的气隙。

其中，在所述基板一侧预设位置对基板内的所述磁芯进行切割，以形成所述磁芯的气隙包括：

通过激光切割的方式从所述基板一侧对所述磁芯进行切割，所述激光切割的切割位置避开所述导线图案。

本申请通过对埋磁式电磁元件的磁芯开设磁芯的气隙，从而可以避免电磁元件在工作的过程中出现磁饱和的问题，从而可以增加磁芯本身对电流影响的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请提供的一种电磁元件一实施例的结构示意图；

图2是图1所示电磁元件中的基板及磁芯配合的结构示意图；

图3是图1所示电磁元件在A-A’截面的剖视图的结构示意图；

图4是本申请提供的一种电磁元件的制造方法一实施例的流程示意图；

图5是本申请提供的一种电磁元件的制造方法另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1-图3，图1是本申请提供的一种电磁元件一实施例的结构示意图，图2是图1所示电磁元件中的基板及磁芯配合的结构示意图；图3是图1所示电磁元件在A-A’截面的剖视图的结构示意图。

电磁元件110大体上可包括：基板10、嵌入基板10内的磁芯16、多个导电连接件17和设置在基板10相对两侧的传输线层(分为第一传输线层20和第二传输线层30)。

其中，基板可以由树脂材料制成。用增强材料浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合等工艺制成。

基板10可包括中心部12和环绕中心部12设置的外围部14。基板10的中心部12和外围部14之间形成一环形容置槽18，用于收容该磁芯16。

在本实施例中，中心部12与外围部14可为一体结构，即通过在基板10的中心处开设环形容置槽18以将该基板10分成中心部12和外围部14。当然，在其他实施例中，该中心部12与外围部14可以为分体结构，例如在基板10中心处开设圆形容置槽后再将中心部12通过例如粘结等方式固定于该圆形容置槽内，使该中心部12与外围部14之间形成该环形容置槽18，且中心部12与外围部14的两端面齐平。

在本实施例中，该环形容置槽18的截面形状与磁芯16的截面形状大体相同，以便于磁芯16可容置在环形容置槽18内。

继续参阅图1-3，在中心部12上开设有多个贯穿中心部12的内部导通孔13。其中，多个内部导通孔13邻近该中心部12的外侧壁设置，并沿该中心部12的周向排布。对应地，在外围部14上开设有多个贯穿外围部14的外部导通孔15，且多个外部导通孔15邻近外围部14的内侧壁设置，即：内部导通孔13在中心部12的顶面环绕该磁芯16的顶部内周壁设置，外部导通孔15在外围部14的顶面环绕该磁芯16的顶部外周壁设置。

进一步地，在内部导通孔13和外部导通孔15内可以设置有多个导电件17，导电件17将位于基板10两侧的第一传输线层20和第二传输线层30电性连接。

在一实施例中，该导电件17可以为金属柱，且与每一内部导通孔13或每一外部导通孔15对应的金属柱的直径小于或等于其所在的内部导通孔13或外部导通孔15的直径。该金属柱的材料包括不限于铜、铝、铁、镍、金、银、铂族、铬、镁、钨、钼、铅、锡、铟、锌或其合金等。

在本实施例中，请参阅图2，可以通过例如电镀、涂覆等方式在内部导通孔13和外部导通孔15的内壁上形成金属层，由此将位于基板10相对两侧的传输线层20、30电性连接。该金属层的材料与上一实施例中的金属柱的材料相同，此处不再赘述。

其中，磁芯16上开设有一开口161，开口161将闭合的环形磁芯16的一端截断，从而可以形成磁芯16的气隙。开口161的作用是，从而可以避免电磁元件在工作的过程中出现磁饱和的问题，从而可以增加磁芯本身对电流影响的稳定性。

如前文所述的磁芯16的形状可以为圆环形、方环形、椭圆形等。其中，开口161可以沿磁芯16的中心向磁芯16外轮廓延伸的方向设置。具体的，以磁芯16为圆环形为例，开口161可以设置在从磁芯16的中心到磁芯16外端部的连接线上，其中开口161的宽度处处相等。且开口宽度可以设置为0.2-0.5mm，在具体的实施例中开口161的宽度以设置为0.2、0.3、0.4或者0.5mm。

本实施例中，电磁元件110可以是变压器、滤波器或者电感。其中也可以是由变压器和滤波器结合组成的集成变压器。

进一步的，本申请还提供了一种电磁元件的制造方法，请参阅图4，图4是本申请提供的一种电磁元件的制造方法一实施例的流程示意图。其中制造方法具体包括如下步骤。

S110：提供基板10，并在基板10上开设环形容置槽18以将基板10分成中心部12和外围部14。

在本实施例中，基板10可以为不包含导电金属层的板材，在基板10任意表面开设环形容置槽18均可。在又一实施例中，还可以提供一基块，其中基块包括依次层叠的基板10、连接层和传输线层；并在基板10上未设有传输线层的一侧开设环形容置槽18以将基板10分成中心部12和外围部14。

其中，基板10可以是由耐燃等级达到FR4的树脂材料制成，并且可以通过铣槽加工，在基板10铣出环形容置槽18。

S120：将与环形容置槽18的形状相匹配的磁芯16埋入环形容置槽18内。

其中磁芯16可以包括锰-锌铁氧体或者镍-锌铁氧体等磁性金属氧化物。其中磁芯16可以通过过盈配合的方式设置到环形容置槽18中，使得磁芯16可以固定在基板10的环形容置槽18中。在另一实施方式中，磁芯16的尺寸略小于环形容置槽18的尺寸，磁芯16的高度应小于或等于环形容置槽的高度，以减少小压合的时候磁芯16所承受的压力，减小磁芯16破碎的机率。

其中，磁芯16的部分或全部表面可以包裹弹性材料，然后将磁芯16(其中，该磁芯16的数量可以有一和或者N个，N个磁芯中的至少一个磁芯16的部分或全部表面包裹弹性材料)分别设置到对应的环形容置槽18中，之后在基板10上对应的环形容置槽18的开口一侧的表面设置绝缘层，以形成容纳磁芯16的腔体(封闭腔体或非封闭腔体)。

进一步地，磁芯16的表面可以设置一层涂层，通过这个涂层将磁芯16固定在环形容置槽18中。

S130：将基板10的两侧分别压设一个导电片。

将两个导电片分别设置在基板10的两侧，通过热压合的方式使得两个导电片分别设置在基板10的两侧与基板10固定连接。其中，每一个导电片和基板10之间均可以设置连接层，通过连接层使得导电片与基板10能够实现热压合固定。

S140：在对应中心部12处开设贯穿基板10和两个导电片的内部导通孔13，并在对应外围部14处开设贯穿基板10和两个导电片的外部导通孔15。

当完成基板10两侧的两个导电片的设置后，需要在基板10中心部12的位置开设内部导通孔13，在外围部14的位置开设外部导通孔15。其中内部导通孔13及外部导通孔15均贯穿基板10及两个导电片。

S150：在每一导电片上制作多个导线图案22以分别形成一传输线层，且在每一内部导通孔13和每一外部导通孔15内各设置一导电件17。其中，多个导线图案22沿环形容置槽18的周向间隔排布，且每一导线图案22跨接于对应的一个内部导通孔13和一个外部导通孔15之间。所有的内部导通孔13内的导电件17和外部导通孔15内的导电件17顺次连接位于两个传输线层30上对应的导线图案22，从而形成能够绕磁芯16传输电流的线圈回路。

其中，可以通过对导电片进行蚀刻处理而得到具有预设形状和数量的导线图案22；采用电镀的形式将导电件形成在内部导通孔13和外部导通孔15的内壁上，从而形成导电通孔从而将基板10两侧的导线图案22电连接，从而形成绕磁芯设置的线匝。

S160：在基板一侧预设位置对基板内的磁芯进行切割，以形成磁芯的气隙。

本步骤中，在完成步骤S150，即完成对导电片蚀刻从而形成所需的导线图案22后，采用激光切割的方式对磁芯16进行切割，从而可以使得磁芯16能形成如前文所述的开口161，进而形成磁芯16的气隙。当对磁芯16进行切割时，其切割位置不与导线图案22相交，即激光切割的切割位置可以设置在两个相邻的导线图案22之间。

进一步的，本申请还提供了另一种电磁元件的制造方法，请参阅图5，图5是本申请提供的一种电磁元件的制造方法另一实施例的流程示意图。

S210：对环形的磁芯进行切割，以形成磁芯的气隙。

本步骤中，可以选取具有预设尺寸的磁芯16，然后对磁芯16一侧进行切割，从而形成磁芯16的气隙。

S220：将形成气隙后的磁芯设置到具有环形容置槽的基板中，其中，环形容置槽将基板分成中心部和外围部。

在完成步骤S210，对磁芯16的气隙的加工后，可以将具有气隙的磁芯16设置到预设的基板中，其中基板上设置有与磁芯16外形相匹配的环形凹槽，磁芯16容置于环形凹槽内。

S230：在基板的两侧分别压设一个导电片；

S240：在对应中心部处开设贯穿基板和导电片的多个内部导通孔，并在对应外围部处开设贯穿基板和导电片的多个外部导通孔；

S250：在每一导电片上制作多个导线图案以形成传输线层，且在每一内部导通孔和每一外部导通孔内分别设置一导电件；多个导线图案沿环形容置槽的周向间隔排布，且每一导线图案均跨接于对应的一个内部导通孔和一个外部导通孔之间，导线图案通过导电件顺次连接，以形成能够绕磁芯传输电流的线圈回路。

本实施例中的方法与前文实施例所提供的电磁元件的区别在于：

前文的实施例中，是将环形的磁芯16设置到基板10的环形凹槽内，然后再在基板两侧形成如前文所述的导线图案22之间，再对环形凹槽内内的磁芯16进行切割，其中需要通过激光切割的方式磁芯16即设置在其两侧的绝缘物质进行切割。此方案中对切割精度要求较高，需要确保在完成对磁芯16的切割后，保持不会将基板10切穿。

而本实施例中的技术方案是，先通过机加工的方式对磁芯16进行切割从而形成气隙，然后再将具有气隙的磁芯16设置到基板10的环形凹槽中，接着再进行后续的制造流程以形成如前文所述的电磁元件。

综上所述，一种电磁元件及其制造方法，对埋磁式电磁元件的磁芯开设磁芯的气隙，从而可以避免电磁元件在工作的过程中出现磁饱和的问题，从而可以增加磁芯本身对电流影响的稳定性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁元件，其特征在于，所述电磁元件包括：

基板，包括：

中心部，其上开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔；和

外围部，其上开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；所述中心部和所述外围部之间形成有环形容置槽；

磁芯，收容在所述环形容置槽内；

传输线层，所述基板相对的两侧各设置有一所述传输线层，其中，每一所述传输线层均包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多个导线图案，每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和

多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接所述两个传输线层上的所述导线图案，进而形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路；

其中，所述磁芯开设有将其环形体截断的开口，以形成所述磁芯的气隙。

2.根据权利要求1所述的电磁元件，其特征在于，所述开口沿所述磁芯的中心向所述磁芯外轮廓延伸的方向设置。

3.根据权利要求2所述的电磁元件，其特征在于，在沿所述磁芯的中心向所述磁芯外轮廓延伸的方向上，所述开口宽度处处相等。

4.根据权利要求3所述的电磁元件，其特征在于，所述开口宽度为0.2-0.5mm。

5.根据权利要求1所述的电磁元件，其特征在于，所述磁芯为圆环体或者方环体。

6.根据权利要求1所述的牵引装置，其特征在于，所述电磁元件为变压器、滤波器或者电感。

7.根据权利要求1所述的牵引装置，其特征在于，所述基板由树脂材料形成，所述磁芯由铁氧体磁芯材料形成。

8.一种电磁元件的制造方法，其特征在于，包括：

对环形的磁芯进行切割，以形成磁芯的气隙；

将形成所述气隙后的磁芯设置到具有环形容置槽的基板中，其中，环形容置槽将所述基板分成中心部和外围部；

在所述基板的两侧分别压设一个导电片；

在对应所述中心部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个内部导通孔，并在对应所述外围部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个外部导通孔；

在每一所述导电片上制作多个导线图案以形成传输线层，且在每一所述内部导通孔和每一所述外部导通孔内分别设置一导电件；多个所述导线图案沿所述环形容置槽的周向间隔排布，且每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间，所述导线图案通过所述导电件顺次连接，以形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路。

9.一种电磁元件的制造方法，其特征在于，包括：

提供基板，并在所述基板上开设环形容置槽以将所述基板分成中心部和外围部；

将与所述环形容置槽的形状相匹配的磁芯埋入所述环形容置槽内；

在所述基板的两侧分别压设一个导电片；

在对应所述中心部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个内部导通孔，并在对应所述外围部处开设贯穿所述基板和所述导电片的多个外部导通孔；

在每一所述导电片上制作多个导线图案以形成传输线层，且在每一所述内部导通孔和每一所述外部导通孔内分别设置一导电件；多个所述导线图案沿所述环形容置槽的周向间隔排布，且每一所述导线图案均跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间，所述导线图案通过所述导电件顺次连接，以形成能够绕所述磁芯传输电流的线圈回路；

在所述基板一侧预设位置对基板内的所述磁芯进行切割，以形成所述磁芯的气隙。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在所述基板一侧预设位置对基板内的所述磁芯进行切割，以形成所述磁芯的气隙包括：

通过激光切割的方式从所述基板一侧对所述磁芯进行切割，所述激光切割的切割位置避开所述导线图案。

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