一种一体共烧电感及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种一体共烧电感及其制备方法，所述的制备方法包括：模腔内分批填入磁粉，相邻两层磁粉的种类不同，向其中一层磁粉中埋入至少一根导线，导线两端伸出模腔，随后依次进行模压成型和热处理得到磁芯，对伸出磁芯外的导线折弯上锡后得到所述的共烧电感。本发明专利技术提供的制备方法采用一体式成型工艺制备电感，避免了过多组件的组装工序，一体成型后进行热处理，充分释放应力，降低材料的磁滞损耗，轻载工况下，器件的损耗降低，导线与磁芯之间没有额外空隙，磁芯中均匀分布气隙，减少涡流损耗的振动噪声。流损耗的振动噪声。流损耗的振动噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种一体共烧电感及其制备方法


[0001]本专利技术属于电感
，涉及一种一体共烧电感及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着移动设备、家电、汽车、工业设备、数据中心服务器、通讯基站服务器等设备的大规模使用，能耗成为一个关键的考量因素。组件的小型化、多机能、高性能化、省电化不断发展，搭载的电子元件就更加要求小型/薄型化且高性能化。提升在DC-DC转换器中的效率，减少发热是电子元件小型化的关键条件。尤其是核心电源电路伴随着DC-DC转换器IC的高速转换，以及使用的电感器的低阻抗化的进一步发展，也越来越要求小型/薄型化、低直流阻抗、对应大电流、高可靠性。
[0003]第三代半导体目前用于功率器件已经逐渐成为主流，尤其是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的技术已经相对成熟，适用于制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件，其中，功率半导体为其主要的应用领域。氮化镓在高频电路中优势凸显，是当前移动通讯中有力竞争者，当前主要运用场景主要集中于基站端功率放大器、航空航天等军用领域，同时也逐步走向消费电子领域，其具有的高输出功率、高能效特性，使其能在既定功率水平下能够做到更小的体积，因此在电源快充产品中得以应用。而碳化硅材料物理性能优于硅等材料，碳化硅单晶的禁带宽度约为硅材料禁带宽度的3倍，导热率为硅材料的3.3倍，电子饱和迁移速度是硅的2.5倍，击穿场强是硅的5倍，在高温、高压、高频、大功率电子器件具有不可替代的优势。随着碳化硅功率半导体在特斯拉等高端车市场成功运用，未来汽车领域将是碳化硅成长主要动力。<br/>[0004]功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心，是实现电子装置中电压、频率、直流交流转换等功能的核心部件。功率IC、IGBT、MOSFET、二极管是四种运用最为广泛的功率半导体产品。与功率半导体协调作用，提升电源电能转换效率的电感电容等电子元器件同样需要配合第三代半导体的发展趋势。高频、大电流、高饱和电流、高可靠性的电感也是高能效电源的必要组成部分。
[0005]传统的耐大电流电感，一般通过将软磁材料做成分立的组件，再将线圈置于磁芯上，通过设计气隙来实现电感器件的高饱和叠加电流。这种形式的电感由于需要开气隙和组织的需要，尺寸往往比较大，尤其是厚度方向往往超过3mm甚至达到7mm。这是由于软磁铁氧体材料本身的特点，虽然磁导率较高，但是由于其饱和磁感应强度低，在外场下容易饱和，为了提高耐饱和电流能力，需要开气隙降低有效磁导率。增加的气隙就增加了器件的尺寸，同时在制造工艺上需要组装和公差匹配，对产品生产的良率造成一定影响。
[0006]金属磁粉芯材料由于其高饱和磁感应强度、高温度稳定性、耐冲击、低噪声的特性，最近几年发展迅速，尤其是在一体成型电感领域，以FeSiCr、羰基铁、铁镍等金属软磁材料的应用突飞猛进。一体式成型电感，采用金属软磁材料，将线圈置于金属粉芯后一体成型。
[0007]CN205230770U公开了一种立式薄型大电流电感器，该电感器包括上磁芯、下磁芯
及设置在上磁芯、下磁芯之间的电感线圈，所述电感线圈由扁平型金属铜线绕制后，伸出的上下两个扁平引脚折弯成90度，且两个扁平引脚方向为相对的方向，所述上磁芯为方体，下磁芯设置有收纳电感线圈凹槽，凹槽中部设置一用于固定电感线圈的定位柱。这种电感元件，由于绕线的原因，线圈要采用漆包线，成型压力不易过大，否则容易造成线圈绝缘层被破坏造成层间短路。其次，由于成型压力带来的应力，使磁芯材料产生应力各向异性，从而增加材料的磁滞损耗。鉴于此，也有人开发了DUI型电感产品，即将金属粉芯做成U片和I片，烧成磁粉芯后，再将扁铜线夹在中间，组装而成电感。
[0008]CN110718359A公开了一种表面贴装一体成型电感器的制造结构及其方法，具有采用磁性粉末和热固性树脂的混合物预成型为两组完全相同的压板主体，压板主体具有压合面，压合面具体为两侧高，中间低。在成型模具中，将两组压板主体分别放置在内置线圈的正上方和正下方，压板主体的压合面需朝向内置线圈，且内置线圈的两极需分别超出压板主体的两端部范围，采用加压、或和加热，使两组压板主体与内置线圈一体成型为坯体。成型后内置线圈的两极暴露在坯体之外，在坯体两端形成外部电极。
[0009]但是这种方式制作电感，需要将几个组件装配在一起，容易在线圈和磁芯之间额外引入气隙，从而降低有效磁导率，再者由于某一组件需要做成薄片，产品的成型精度不够，需要做磨加工，提高了工艺成本，降低了产品良率。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种一体共烧电感及其制备方法，本专利技术提供的制备方法采用一体式成型工艺制备电感，避免了过多组件的组装工序，一体成型后进行热处理，充分释放应力，降低材料的磁滞损耗，轻载工况下，器件的损耗降低，导线与磁芯之间没有额外空隙，磁芯中均匀分布气隙，减少涡流损耗的振动噪声。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种一体共烧电感的制备方法，所述的制备方法包括：
[0013]模腔内分批填入磁粉，相邻两层磁粉的种类不同，向其中一层磁粉中埋入至少一根导线，导线两端伸出模腔，随后依次进行模压成型和热处理得到磁芯，对伸出磁芯外的导线折弯上锡后得到所述的共烧电感。
[0014]本专利技术提供的制备方法采用一体式成型工艺制备电感，避免了过多组件的组装工序，一体成型后进行热处理，充分释放应力，降低材料的磁滞损耗，轻载工况下，器件的损耗降低，导线与磁芯之间没有额外空隙，磁芯中均匀分布气隙，减少涡流损耗的振动噪声。同时，在模压工序，采用多次分批上料的方式加入不同的粉料，可以使导线在压制过程的变形量降低到最小，增加磁芯材料的抗饱和能力，充分发挥不同磁粉材料各自的优势，使器件的特性发挥的更好，正温度系数和负温度系数的软磁材料搭配使用，可以有效的提升器件的温度稳定性。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的磁粉采用如下方法制备得到：软磁粉末依次经绝缘包覆、二次包覆和造粒处理后得到所述的磁粉。
[0016]优选地，所述的软磁粉末包括FeSiCr、FeSi、FeNi、FeSiAl、羰基铁粉、羰基铁镍粉、FeNiMo、Fe基非晶纳米晶材料、Co基非晶纳米晶软磁材料或Ni基非晶纳米晶软磁材料。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的绝缘包覆采用的包覆工艺包括磷化、酸
化、氧化或氮化，进一步优选地，采用磷化处理对软磁粉末进行绝缘包覆。
[0018]本专利技术涉及的绝缘包覆工艺指的是金属软磁材料的包覆工艺，提升金属软磁粉末表面的绝缘性和耐蚀性，包括磷化、酸化、缓慢氧化、氮化等表面处理；提升金属软磁粉末之间的绝缘性，主要通过添加高电阻率的粉末材料或在金属软磁颗粒表面原位生长一层高电阻率包覆层，包括二氧化硅、氧化铝、氧化镁、高岭土、氧化锆、云母粉等材料。不同种类的金属软磁合金粉末要采用不同的包覆方法与包覆工艺，达到最佳的包覆效果。
[0019]优选地，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体共烧电感的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：模腔内分批填入磁粉，相邻两层磁粉的种类不同，向其中一层磁粉中埋入至少一根导线，导线两端伸出模腔，随后依次进行模压成型和热处理得到磁芯，对伸出磁芯外的导线折弯上锡后得到所述的共烧电感。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的磁粉采用如下方法制备得到：软磁粉末依次经绝缘包覆、二次包覆和造粒处理后得到所述的磁粉；优选地，所述的软磁粉末包括FeSiCr、FeSi、FeNi、FeSiAl、羰基铁粉、羰基铁镍粉、FeNiMo、Fe基非晶纳米晶材料、Co基非晶纳米晶软磁材料或Ni基非晶纳米晶软磁材料。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的绝缘包覆采用的包覆工艺包括磷化、酸化、氧化或氮化，进一步优选地，采用磷化处理对软磁粉末进行绝缘包覆；优选地，所述的磷化处理包括：软磁粉末与稀释后的磷酸混合搅拌，烘干后得到磷化处理后的软磁粉末；优选地，采用丙酮对磷酸进行稀释；优选地，所述的磷酸与丙酮的质量比为1:(60～70)；优选地，所述的磷酸与丙酮混合搅拌1～6min，随后静置5～10min备用；优选地，所述的软磁粉末与稀释后的磷酸混合搅拌30～60min；优选地，所述的烘干温度为90～110℃；优选地，所述的烘干时间为1～1.5h。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的二次包覆包括：包覆料与绝缘包覆后的软磁粉末混合搅拌；优选地，所述的包覆料为软磁粉末的2～10wt％；优选地，所述的包覆料包括酚醛树脂、环氧树脂或硅树脂；优选地，所述的包覆料与软磁粉末混合搅拌40～60min。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的造粒处理包括：对二次包覆后的软磁粉末进行造粒，造粒完成后依次经晾晒、干燥和冷却，得到所述的磁粉；优选地，所述的造粒过程在40～60目网造粒机中进行；优选地，所述的晾晒时间≤3h；优选地，晾晒后的软磁粉末过30～50目筛，随后进行干燥处理；优选地，所述的干燥温度为50～70℃；优选地，所述的干燥时...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩相华，张丛，金志洪，徐君，王林科，张宁，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：