一种一体化磁性器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化磁性器件及其制备方法，包括磁性陶瓷和一组或者多组导电线圈；该导电线圈由金属导线绕制而成；磁性陶瓷和导电线圈烧结而成；本发明专利技术得到的一体化磁性器件由于导电线圈是烧结在磁性陶瓷内部的，磁性陶瓷同时起到增强磁感应效果和磁屏蔽的功能，线圈和磁芯之间不存在空隙，最大程度的减少了导电线圈电磁场的外泄，也屏蔽了外部电磁场对导电线圈的干扰；同时相比于现有的金属磁粉一体成型电感、模压电感等磁性器件，具有高磁导率、高电阻率、低涡流损耗等优势，特别是在高频电路(大于100KHz)中具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化磁性器件及其制备方法
本专利技术属于电子元器件
，具体涉及一种一体化磁性器件及其制备方法。
技术介绍
磁性器件包括变压器、电感器、互感器、滤波器等，通过在磁性材料上缠绕一组或多组铜线制成，是电子产业中极为重要的元器件。当交流电流流过线圈时，能量暂时存储在线圈和磁芯内部感生的磁场中。根据电磁感应定律，交变磁场能感生出交变电场和磁场，并向器件外部发散，这些向外发散的电磁场能够干扰或降低磁性器件周边的其他电子器件。另外来自电路板上其他电子部件的电场、磁场也能干扰降低磁性器件的性能。电子设备正向着高频化、集成化和低功耗化快速发展，伴随磁性器件的这种电磁干扰现象越来越严重，对具有屏蔽功能的磁性器件需求越来越大。为了解决上述开放式磁性器件的电磁干扰问题，广泛采用的方法是在工字型磁芯中间绕线圈形成DrumCore，并在器件外增加磁性或金属屏蔽罩，在屏蔽罩和线圈、磁芯之间灌装塑封剂(一般为环氧树脂)。但在这种设计中，屏蔽罩占据了大量的设备内部空间，而电磁场依然可以从磁芯、线圈、屏蔽罩之间的组装空隙泄露，并且屏蔽罩加工复杂，效率低，工人劳动强度高。另外一个解决方法是将漆包线线圈置于经过绝缘处理的金属磁粉中通过压铸一体成型，线圈被磁粉密实的包围，从而实现屏蔽功能。但这种方法需要在非常大的压力下对金属磁粉和线圈进行压制成型，金属磁粉的绝缘层和线圈的绝缘漆非常容易破损，导致磁芯和线圈短路，金属磁粉电阻率也很低，高频时(大于100KHz)产生严重涡流损耗，并且由于是粉体压制成型，内部存在大量气隙，器件磁导率很低(小于80)。针对上述技术问题，故需要进行改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有磁性器件存在的问题，提供一种一体化磁性器件及其制备方法。为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种一体化磁性器件，包括磁性陶瓷和一组或者多组导电线圈；该导电线圈由金属导线绕制而成；磁性陶瓷和导电线圈烧结而成。作为本专利技术的一种优选方式，所述导电线圈包括但不限于圆形漆包线、扁平漆包线、纯金属铜线、金属铝线、金属银线。作为本专利技术的一种优选方式，所述磁性陶瓷为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、镍铜锌铁氧体、锰铜锌铁氧体、锂锌铁氧体和镁锌铁氧体中的一种。作为本专利技术的一种优选方式，所述磁性器件的形状为棒形、长方体形、薄片形、罐形、环形、管形、PM形、PQ形、E形、T形、U形以及上述形状的任意组合体。作为本专利技术的一种优选方式，所述磁性器件具有至少一个接线端子。一种一体化磁性器件的制备方法，包括以下步骤：步骤(一)；磁性陶瓷预烧粉制备，将氧化物原料混合均匀，在700～1000℃下预烧0.5～5h，得到磁性陶瓷预烧粉；步骤(二)；浆料配制，将预烧粉与掺杂剂、溶剂、粘接剂、分散剂、增塑剂混合均匀，球磨，得到浆料；步骤(三)；线圈固化，先将浆料置于模具中，再将线圈浸入浆料中，使浆料均匀填充在线圈之间，在60～120℃下固化0.5～3h，得到生坯料；步骤(四)；排胶烧结，将生坯料在250～500℃下排胶0.5～5h，850～1200℃下烧结1～6h。作为本专利技术的一种优选方式，所述步骤(一)的磁性陶瓷预烧粉制备中，氧化物原料为氧化铁，以及氧化锌、氧化锰、碳酸锰、氧化铜、氧化镍、氧化镁、氧化锂中的一种或几种；氧化物原料为以下组合中的一种：氧化铁、氧化锌、氧化锰，或者氧化铁、氧化锌、氧化锰、氧化铜，或者氧化铁、氧化锌、氧化镍，或者氧化铁、氧化锌、氧化镍和氧化铜；氧化铁摩尔分数为45～55％，氧化铜摩尔分数为1～15％。作为本专利技术的一种优选方式，所述步骤(二)的浆料配制中掺杂剂为钴氧化物、钛氧化物、锡氧化物、钙氧化物、硅氧化物、铋氧化物、钒氧化物、钼氧化物、镧氧化物中的一种或几种，掺杂总量摩尔分数为0.1～5％；所述的溶剂为水、乙醇、甲乙酮、丙酮、丁酮、环己酮、二甲苯中的一种或几种，体积分数为浆料的5～40％；所述的粘接剂为环氧树脂、W-6C磁粉胶、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、玻璃粉中的一种，为浆料质量分数的5～30％；所述的分散剂为蓖麻油、鲱鱼油、磷酸酯、三油酸甘酯、三乙醇胺中的一种，体积分数为浆料的0.2～5％。所述的增塑剂为甘油、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、邻二甲苯二丁酯中的一种，粘结剂/增塑剂重量比为0.5～1.0。作为本专利技术的一种优选方式，所述步骤(三)的线圈固化过程中可采用超声振荡、机械搅拌、自然浸没方法中的一种，使浆料均匀填充在线圈之间。作为本专利技术的一种优选方式，所述步骤(四)的烧结为无压烧结、温压烧结、热压烧结、放电等离子体烧结、微波烧结中的一种，烧结气氛为真空、空气、氮气、氩气或者平衡氧分压烧结。本专利技术的有益效果是：本专利技术得到的一体化磁性器件由于导电线圈是烧结在磁性陶瓷内部的，磁性陶瓷同时起到增强磁感应效果和磁屏蔽的功能，线圈和磁芯之间不存在空隙，最大程度的减少了导电线圈电磁场的外泄，也屏蔽了外部电磁场对导电线圈的干扰。同时相比于现有的金属磁粉一体成型电感、模压电感等磁性器件，具有高磁导率、高电阻率、低涡流损耗等优势，特别是在高频电路(大于100KHz)中具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例1结构示意图；图2是本专利技术实施例2结构示意图；图3是本专利技术实施例3结构示意图；图中附图标记：磁性陶瓷1，导电线圈2。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。实施例：如图1所示，一种一体化磁性器件，包括磁性陶瓷1和导电线圈2；该导电线圈2由金属导线绕制而成；磁性陶瓷1和导电线圈2烧结而成；其表观密度为4.4g/cm3以上；其中，导电线圈2包括但不限于圆形漆包线、扁平漆包线、纯金属铜线、金属铝线、金属银线；磁性陶瓷1为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、镍铜锌铁氧体、锰铜锌铁氧体、锂锌铁氧体和镁锌铁氧体中的一种。导电线圈2为一组或者多组，其材质包括但不限于圆形漆包线、扁平漆包线、纯金属铜线、金属铝线、金属银线。本专利技术的一体化磁性器件其用途包括但不限于变压器、电感器、滤波器、电抗器、互感器等，电阻率高于106μΩ·cm，使用频率高于100KHz，磁导率高于60。磁性器件的形状为棒形、长方体形、薄片形、罐形、环形、管形、PM形、PQ形、E形、T形、U形以及上述形状的任意组合体。磁性器件具有至少一个接线端子。一种一体化磁性器件的制备方法，包括以下步骤：步骤(一)；磁性陶瓷预烧粉制备，将氧化物原料混合均匀，在700～1000℃下预烧0.5～5h，得到磁性陶瓷预烧粉；在步骤(一)的磁性陶瓷预烧粉制备中，氧化物原料为氧化铁，以及氧化锌、氧化锰、碳酸锰、氧化铜、氧化镍、氧化镁、氧化锂中的一种或几种；氧化物原料为以下组合中的一种：氧化铁、氧化锌、氧化锰，或者氧化铁、氧化锌、氧化锰、氧化铜，或者氧化铁、氧化锌、氧化镍，或者氧化铁、氧化锌、氧化镍和氧化铜；氧化铁摩尔分数为45～55％，氧化铜摩尔分数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化磁性器件，其特征在于；包括磁性陶瓷(1)和一组或者多组导电线圈(2)；该导电线圈(2)由金属导线绕制而成；磁性陶瓷(1)和导电线圈(2)烧结而成。/n

【技术特征摘要】
20200706 CN 202010638480X1.一种一体化磁性器件，其特征在于；包括磁性陶瓷(1)和一组或者多组导电线圈(2)；该导电线圈(2)由金属导线绕制而成；磁性陶瓷(1)和导电线圈(2)烧结而成。


2.根据权利要求1所述的一种一体化磁性器件，其特征在于：所述导电线圈(2)包括但不限于圆形漆包线、扁平漆包线、纯金属铜线、金属铝线、金属银线。


3.根据权利要求1所述的一种一体化磁性器件，其特征在于：所述磁性陶瓷(1)为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、镍铜锌铁氧体、锰铜锌铁氧体、锂锌铁氧体和镁锌铁氧体中的一种。


4.根据权利要求1或2或3所述的一种一体化磁性器件，其特征在于：所述磁性器件的形状为棒形、长方体形、薄片形、罐形、环形、管形、PM形、PQ形、E形、T形、U形以及上述形状的任意组合体。


5.根据权利要求4所述的一种一体化磁性器件，其特征在于：所述磁性器件具有至少一个接线端子。


6.一种一体化磁性器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(一)；磁性陶瓷预烧粉制备，将氧化物原料混合均匀，在700～1000℃下预烧0.5～5h，得到磁性陶瓷预烧粉；
步骤(二)；浆料配制，将预烧粉与掺杂剂、溶剂、粘接剂、分散剂、增塑剂混合均匀，球磨，得到浆料；
步骤(三)；线圈固化，先将浆料置于模具中，再将线圈浸入浆料中，使浆料均匀填充在线圈之间，在60～120℃下固化0.5～3h，得到生坯料；
步骤(四)；排胶烧结，将生坯料在250～500℃下排胶0.5～5h，850～1200℃下烧结1～6h。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：白国华，李忠，张雪峰，严密，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33