CN118136396A - 注塑电感制作方法及注塑电感 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电感技术领域，提供一种注塑电感制作方法及注塑电感，所述方法包括：将线圈或者线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内；将磁性浆料注入所述预置壳体内；将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，以形成注塑电感。本发明的制作方法中，线圈外围材料全部采用含有磁性材料的浆料(即磁性浆料)在预置壳体内一次性注塑完成，且在真空环境下加热，使磁性浆料由于大气压作用在壳体内填充均匀无空隙，从而在线圈外围形成高密度的磁性材料，相对于现有技术不需要提前制作高密度磁性材料的模腔，在保证线圈外围磁性材料能够达到较高密度的同时，制作工序较少、工艺简单。

Description

注塑电感制作方法及注塑电感

技术领域

本发明涉及电感技术领域，尤其涉及一种注塑电感制作方法及注塑电感。

背景技术

目前，电感行业主要分成两种电感制作方式：

方式一，采用磁芯绕线方式，制造出磁芯后在磁芯外部绕线，利用磁芯磁导率远高于空气的特点，提高线圈感量。该制作方式虽可以制作较大型电感，但存在电感空间利用率不高、工艺繁琐以及线圈裸露在外导致的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)等问题。

方式二，采用一体模压电感，此方法为将线圈预埋在磁粉内部直接压制成所需形状，主要工序为：磁粉制作-线圈绕制-一体压制-烘烤固化等。此制作方式虽然可提高器件空间利用率，缩短从磁粉到器件的工序。但由于磁粉材料及工艺限制，只可制作小型电感，尺寸集中在1～30mm以内，满足不了大功率的要求。

现有的相关技术中，为了解决上述两种方式存在的技术问题，采用注塑方式制作电感，其工序为：制作含有磁性物质的磁性浆料，利用压机压制成具有高密度磁性材料的模腔；然后将线圈或线圈与磁芯组合体转入模腔内，最后在膜腔内注入磁性液体填补缝隙。该制作方式中，为了使线圈外围磁性材料需达到较高密度，需要先制作高密度磁性材料的模腔，该模腔制作步骤涉及加压、烘烤及组装等工艺，工艺复杂，导致整个注塑电感的制作工序长、工艺繁琐。

发明内容

本发明提供一种注塑电感制作方法及注塑电感，用以解决现有技术中注塑电感制作工序长，且工艺繁琐的问题。

本发明提供一种注塑电感制作方法，包括：

将线圈或者线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内；

将磁性浆料注入所述预置壳体内；

将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，以形成注塑电感。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空；

抽真空达到第一预设时长后，开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，在真空环境下的加热温度为50℃～300℃。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空，同时采用第一温度加热；

抽真空达到第二预设时长后，采用第二温度开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固，其中第二温度大于第一温度。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，所述第一温度的范围为[50℃,100℃)，所述第二温度的范围为[100℃,300℃]。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，将线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内之前，还包括：

对磁性粉末进行包覆绝缘处理；

压制包覆绝缘处理后的磁性粉末为设计形状的磁粉芯；

对压制后的磁粉芯在600℃～850℃的温度下进行热处理1～5小时，以制得所述磁柱；

将所述线圈套在所述磁柱外表面。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，所述磁性粉末包括：FeSiB非晶合金粉末、FeSi合金粉末、FeNi合金粉末、FeSiAl合金粉末、FeSiCr合金粉末和羰基铁粉至少之一。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，所述预置壳体为金属壳或塑料壳。

根据本发明提供的一种注塑电感制作方法，所述磁性浆料包括：磁粉和绝缘固化胶；

所述磁粉包括：非晶粉、纳米晶粉、羰基铁粉、铁硅铝合金粉、铁硅合金粉、铁镍合金粉和铁硅铬合金粉至少之一；

所述绝缘固化胶包括：水玻璃、磷酸盐粘结剂、硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂和尼龙至少之一。

本发明还提供一种注塑电感，所述注塑电感由上述任一项所述的注塑电感制作方法制作得到。

本发明提供的注塑电感制作方法及注塑电感，通过将线圈或者线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内；将磁性浆料注入所述预置壳体内；将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，以形成注塑电感。由于制作过程中采用对磁性浆料抽真空烘烤固化的工艺，此工艺一方面使磁性浆料由于大气压作用在壳体内填充均匀无空隙，另一方面使磁性浆料在加热过程中挥发彻底，不至于在腔体内产生空隙，磁性材料填充更紧实；而且线圈外围材料全部采用含有磁性材料的浆料(即磁性浆料)在预置壳体内一次注塑完成，相对于现有技术不需要提前制作高密度磁性材料的模腔，在保证线圈外围磁性材料能够达到较高密度的同时，制作工序较少、工艺简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明提供的注塑电感制作方法的流程示意图；

图2是本发明提供的注塑电感制作方法制作的注塑电感结构示意图；

图3是本发明提供的注塑电感制作方法制作的注塑电感的磁感应回路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的注塑电感制作方法，如图1所示，包括：

步骤S110：将线圈或者线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内，壳体可以是长方体形或者圆柱形等，壳体尺寸可根据实际情况设定，若要制作大型电感，尺寸范围可以为3cm～200cm，例如：正方体的边长为200cm。其中，磁柱可以是圆柱体、椭圆柱体或方形柱体等。当然，将线圈或者线圈与磁柱的组合体放入预置壳体后，将线圈的引脚线从预置壳体上的通孔伸出即可，并在通孔处做密封处理。

步骤S120：将磁性浆料注入所述预置壳体内，磁性浆料注入预置壳体后，填充预置壳体内线圈或线圈与磁柱的组合体周围的空间。磁性浆料用量能够完全覆盖线圈即可，优选地，磁性浆料将线圈或线圈与磁柱的组合体包覆在预置壳体的正中间，磁性浆料表面与预置壳体的开口齐平，使得制作完成的注塑电感有较好的性能。

步骤S130：将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，以形成注塑电感。具体地，将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空，抽真空后，磁性浆料在大气压作用下均匀无空隙地填充预置壳体，即会挤出磁性浆料中的气泡，使线圈外围磁性材料致密化，达到较高的密度。而且，磁性浆料加热固化的过程中，磁性浆料中的某些挥发性气体，由于抽真空的作用，挥发性气体会快速排除，不会留在预置壳体内产生空隙。

本实施例的注塑电感制作方法，采用上述制作步骤，在制作过程中采用对磁性浆料抽真空烘烤固化的工艺，此工艺一方面使磁性浆料中残留的气泡在大气压作用下被挤出，磁性浆料在壳体内填充均匀无空隙，另一方面使磁性浆料在加热过程中挥发彻底，不至于在腔体内产生空隙，磁性材料填充更紧实；而且线圈外围材料全部采用含有磁性材料的浆料(即磁性浆料)在预置壳体内一次注塑完成，相对于现有技术不需要提前制作高密度磁性材料的模腔，在保证线圈外围磁性材料能够达到较高密度的同时，制作工序较少、工艺简单。

在一些实施例中，步骤S130具体包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空，抽真空过程中，磁性浆料中的气体在真空氛围中排出。

抽真空达到第一预设时长后，开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固。本实施例中，先抽真空，抽真空达到第一预设时长后，再开始加热，避免一开始加热使得磁性浆料凝固较快，导致气泡来不及排出磁性浆料就已基本凝固，使得最终制得的注塑电感中线圈外围的磁性材料更致密，密度更高。

具体地，第一预设时长为10分钟～1小时，具体根据注塑电感的大小，磁性浆料混合物材料及配比不同而不同，在真空环境下的加热温度为50℃～300℃，具体温度根据注塑电感的大小，磁性浆料混合物材料及配比不同而不同，加热时间为0.5～5小时，具体温度根据注塑电感的大小，磁性浆料混合物材料及配比不同而不同。

在一些实施例中，步骤S130具体包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空，同时采用第一温度加热。

抽真空达到第二预设时长后，采用第二温度开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固，其中第二温度大于第一温度。

本实施例中，加热和抽真空同时进行，一开始用温度较低的第一温度加热，由于温度较低，不至于使磁性浆料较快凝固，使得磁性浆料中的气泡能够全部在真空氛围下排出。而且在第一温度加热过程中，对于含有挥发性材料的磁性浆料，在采用较低的第一温度加热时，磁性浆料凝固前，在大气压的作用下挥发性气体会快速挥发，而不会残留在磁性浆料形成空隙，提高了注塑电感中线圈外围的磁性材料更致密程度。

具体地，第一温度的范围为[50℃,100℃)，可以是60℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90，优选75℃；加热时间(即第二预设时长)0.2-3小时，优选加热0.5小时。

所述第二温度的范围为[100℃,300℃]，可以是120℃、150℃、180℃、200℃、220℃、230℃、250℃、280℃，优选230℃，加热时间0.3-2小时，优选1小时。

第一温度、第二温度、第二预设时长以及第二温度对应的加热时间具体根据磁性浆料混合物材料及配比不同而不同。

在一些实施例中，若是将线圈与磁柱的组合放入预置壳体，步骤S110之前还包括制作磁柱的步骤，制作磁柱的步骤具体包括：

对磁性粉末进行包覆绝缘处理，即在磁性粉末表面包覆绝缘物质，以便于后续磁性粉末与磁性浆料之间相互绝缘。

压制包覆绝缘处理后的磁性粉末为设计形状的磁粉芯，具体地，可将磁性粉末可压制成圆柱体或椭圆、方块结构，压制压力在10-23t/cm²范围，压力大小根据注塑电感尺寸确定。

对压制后的磁粉芯在600℃～850℃的温度下进行热处理，优选地，在750℃的温度下，氮气，或氢气与氮气混合气体氛围中进行热处理1-5小时，以制得所述磁柱。在氮气，或氢气与氮气混合气体氛围中热处理可避免磁粉芯中的金属氧化。

将所述线圈套在所述磁柱外表面，具体地，在磁柱表面绕线，以形成套住磁柱外表面的线圈，绕线可以为单层，也可以为多层。

本实施例中，经过高密度压制及高温热处理后磁粉芯材料具有饱和磁感强度(Bs)大，损耗低及磁导率高的特点，制作的注塑电感能够产生高感量且低损耗。

所述磁粉芯包括：FeSiB非晶合金粉末、FeSi合金粉末、FeNi合金粉末、FeSiAl合金粉末、FeSiCr合金粉末和羰基铁粉至少之一。

在一些实施例中，所述预置壳体为金属壳(例如：铝壳)或塑料壳，厚度在0.1～1mm之间。

在一些实施例中，所述磁性浆料包括：磁粉和绝缘固化胶，磁粉重量比率大于等于80％小于等于95％，绝缘固化胶可以是无机胶或有机胶。

具体地，磁粉包括：非晶粉、纳米晶粉、羰基铁粉、铁硅铝合金粉、铁硅合金粉、铁镍合金粉和铁硅铬合金粉至少之一。

绝缘固化胶包括：水玻璃、磷酸盐粘结剂、硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂和尼龙至少之一。

外围为磁粉与绝缘固化胶的混合物，使电感形成磁回路及防止磁场外泄，确保EMC符合要求。优选地，磁粉为金属或合金磁性材料，金属或合金磁性材料具有高热系数，器件散热性好，利于注塑电感工作时降低电感温度。

本发明还提供了一种注塑电感，所述注塑电感由上述任一实施例所述的注塑电感制作方法制作得到。如图2和3所示，为按上述方法制作得到的注塑电感的结构示意图，包括：壳体201，磁柱202、线圈203、固化的磁性浆料204和引出线205。磁柱202位于壳体201内部，磁柱202与壳体201内壁的空隙填充有固化的磁性浆料204，线圈203缠绕在磁柱202外表面，线圈203的两端通过引出线205引出壳体201。由于采用上述实施例的方法制作，制作工序少，工艺简单，而且线圈外围磁性材料致密化程度高，即有较高的密度，由图3可看出，本发明的注塑电感形成的磁回路(图3中虚线所示)完全在整个电感的结构体内，不存在磁场外泄。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种注塑电感制作方法，其特征在于，包括：

将线圈或者线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内；

将磁性浆料注入所述预置壳体内；

将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，以形成注塑电感。

2.根据权利要求1所述的注塑电感制作方法，其特征在于，将注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空；

抽真空达到第一预设时长后，开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固。

3.根据权利要求2所述的注塑电感制作方法，其特征在于，在真空环境下的加热温度为50℃～300℃。

4.根据权利要求1所述的注塑电感制作方法，其特征在于，注入磁性浆料后的预置壳体置于真空环境下加热，包括：

将注入磁性浆料后的预置壳体置于可加热抽真空容器中，对可加热抽真空容器抽真空，同时采用第一温度加热；

抽真空达到第二预设时长后，采用第二温度开始加热，同时保持可加热抽真空容器的真空状态，直到所述磁性浆料凝固，其中第二温度大于第一温度。

5.根据权利要求4所述的注塑电感制作方法，其特征在于，所述第一温度的范围为[50℃,100℃)，所述第二温度的范围为[100℃,300℃]。

6.根据权利要求1所述的注塑电感制作方法，其特征在于，将线圈与磁柱的组合体置于预置壳体内之前，还包括：

对磁性粉末进行包覆绝缘处理；

压制包覆绝缘处理后的磁性粉末为设计形状的磁粉芯；

对压制后的磁粉芯在600℃～850℃的温度下进行热处理1～5小时，以制得所述磁柱；

将所述线圈套在所述磁柱外表面。

7.根据权利要求6所述的注塑电感制作方法，其特征在于，所述磁性粉末包括：FeSiB非晶合金粉末、FeSi合金粉末、FeNi合金粉末、FeSiAl合金粉末、FeSiCr合金粉末和羰基铁粉至少之一。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的注塑电感制作方法，其特征在于，所述预置壳体为金属壳或塑料壳。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的注塑电感制作方法，其特征在于，所述磁性浆料包括：磁粉和绝缘固化胶；

所述磁粉包括：非晶粉、纳米晶粉、羰基铁粉、铁硅铝合金粉、铁硅合金粉、铁镍合金粉和铁硅铬合金粉至少之一；

所述绝缘固化胶包括：水玻璃、磷酸盐粘结剂、硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂和尼龙至少之一。

10.一种注塑电感，其特征在于，所述注塑电感由权利要求1至9中任一项所述的注塑电感制作方法制作得到。