一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感技术

本发明专利技术公开一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感。所述热压电感材料的制备方法包括：S1：将原材料在高温下熔炼成金属液，采用含有氧化镁的冷却水对雾化的金属液冷却，形成粉末状复合材料；S2：将粉末状复合材料在还原气氛下处理，得到干燥复合材料；S3：将干燥复合材料与含有磷酸盐的水溶液混合，然后干燥形成磷酸盐包覆复合材料；S4：将磷酸盐包覆复合材料与液态树脂材料混合均匀，得到热压电感材料。本发明专利技术通过材料成分的非晶化设计使用材料本身具有较高的绝缘阻抗，并通过多层包覆进一步降低损耗，通过在热压温度设计在纳米晶转换点，在转换过程中最大程度的释放在压制过程中形成的应力，并通过纳米晶化使材料的功耗进一步降低。步降低。步降低。

【技术实现步骤摘要】
一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感


[0001]本专利技术涉及电感
，尤其涉及一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感。

技术介绍

[0002]随着JEDEC固态技术协会正式公布DDR5内存行业标准开始，DDR5内存便已经算悄然纸面发布。DDR5标准将在未来为云端网络、高性能计算、人工智能以及消费级游戏电竞领域提供性能和能耗方面的关键性升级。随着5G时代的到来，数据爆炸式增长，当前DDR4内存带宽难以满足发展迅猛的密集数据和密集计算对带宽的需求。为了处理这些应用带来的海量数据增长，服务器和数据中心需要更大的内存带宽和内存容量。DDR5内存的关键性指标便在于更高的带宽与更大的内存密度和更低的功耗。而随着电源电压降至1.1V，功率电感的压降进一步增大，将导致电感功耗的上升，从而降低DDR5的功耗优势。
[0003]软磁合金材料高饱和磁通密度、高磁导率、优异的电流叠加和高居里温度等特点被广泛用于电子设备电源技术中，在电源到器件的能量转换中起到关键作用。然而传统合金磁粉芯材料电阻率低，高频下涡流大，发热严重，而铁氧体材料高频损耗低，但直流叠加性能差，无法满足大功率下的工作要求。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感，满足电感在高频大电流大功率的工作要求。
[0006]本专利技术的技术方案如下：提供一种热压电感材料的制备方法，包括以下步骤。
[0007]S1：将原材料在高温下熔炼成金属液，对金属液进行雾化，然后对雾化后的金属液通过冷却水冷却，形成粉末状复合材料；其中，原材料的组分为61
‑
75wt％Fe、3
‑
5wt％Si、19.4
‑
25wt％Ni、1.2
‑
4.0wt％Cr、0.5
‑
2.0wt％B、0.3
‑
1.0wt％P、0.3
‑
1.0wt％Cu、0.3
‑
1.0wt％Nb；其中冷却水中含有氧化镁粉末。
[0008]S2：将粉末状复合材料在200
‑
400℃、还原气氛下处理0.2
‑
1.5小时，去除粉末状复合材料表面吸附的氧；得到干燥复合材料。还原气氛优选一氧化碳或者氢气。
[0009]S3：将干燥复合材料与含有磷酸盐的水溶液混合，然后干燥形成磷酸盐包覆复合材料。
[0010]S4：将磷酸盐包覆复合材料与液态树脂材料混合均匀，得到多层包覆的复合材料，即热压电感材料。
[0011]雾化后的金属液通过冷却水快速冷却形成非晶材料，非晶材料本身具有较高的绝缘阻抗，从而降低制成的电感的损耗；通过包覆氧化镁层、盐酸盐层以及树脂层，能够进一步提升绝缘阻抗，从而降低制成的电感的损耗，满足电感在高频大电流大功率工作时的需求。
[0012]在步骤S1中，所述金属液变成粉末状复合材料的方法为：高压气流将金属液喷出，并通过氩气或氮气将金属液破碎成液滴状，落入水流中冷却形成粉末状复合材料。
[0013]所述氧化镁粉末在冷却水中的含量为3wt％
‑
5wt％，所述氧化镁粉末的粒径为10
‑
900nm。
[0014]步骤S3中的干燥复合材料选用粒径为1.5
‑
15um的球形颗粒；通过在步骤S1或S2中对粉末状复合材料筛选，或者通过在步骤S2或S3中对干燥复合材料进行筛选。
[0015]在步骤S3中，所述磷酸盐的水溶液中的磷酸盐的质量百分比为5wt％
‑
10wt％，磷酸盐的水溶液添加比例为干燥复合材料重量的10wt％
‑
20wt％，干燥温度为80℃
‑
120℃。
[0016]所述磷酸盐为磷酸锌、磷酸锰、磷酸铁中的至少一种。
[0017]在步骤S4中，所述液态树脂为硅溶胶或硅树脂，所述液态树脂为磷酸盐包覆复合材料重量的1wt％
‑
5wt％；其中，所述硅溶胶或硅树脂的PH值为9
‑
11。
[0018]一种一体成型电感，包括：磁芯本体、绕在所述磁芯本体上的线圈；所述磁芯本体采用前述的热压电感材料在350℃
‑
500℃、50
‑
70kg/mm2的压力下压制而成，所述线圈表面涂覆有厚度为10
‑
50um的硅树脂层或硅酮树脂层或含有硅微粉的硅树脂层或含有硅微粉的硅酮树脂层。
[0019]一种一体成型电感，包括：磁芯本体、线圈，所述线圈表面涂覆有厚度为10
‑
50um的硅树脂层或硅酮树脂层或含有硅微粉的硅树脂层或含有硅微粉的硅酮树脂层；所述磁芯本体包括：上盖磁芯、下盖磁芯，所述上盖磁芯、下盖磁芯均采用前述的热压电感材料在15
‑
30kg/mm2压力下压制而成，然后将线圈夹在上盖磁芯与下盖磁芯之间并在15
‑
30kg/mm2压力下压制成形成内部带有线圈的坯料，最后将胚料放在模具中，在350℃
‑
500℃、50
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70kg/mm2的压力下，保压3
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40分钟，制成一体成型电感。
[0020]350℃
‑
500℃为粉末状复合材料的纳米晶转换点，在转换过程中最大程度的释放在压制过程中形成的应力，并通过纳米晶化使材料的功耗进一步降低；进一步地，在热压过程中，磷酸盐、氧化镁以及Mg和Si的共晶氧化层共同形成黏结层，在热压后使颗粒间形成粘结效应，不会出现树脂在高温过程中的老化导致产品形成裂纹等导致功耗的恶化，进一步保证产品的低功耗特性。
[0021]在形成粉末状复合材料过程中，冷却水中的氧化镁会与雾化后的金属液中的硅形成Mg和Si的共晶氧化层，且冷却过程起到迅速降低金属液滴温度易于形成非晶态且在表面形成均匀的氧化镁包覆层。
[0022]在热压过程中，磷酸盐会与氧化镁一同形成一层钝化层，该钝化层能够与Mg和Si的共晶氧化层共同形成黏结层，因此可以在热压合的过程中形成粉末间的连接层并提供绝缘和钝化的作用，从而可以增强绝缘阻抗，满足电感在高频大电流大功率的工作要求。
[0023]采用上述方案，本专利技术提供一种热压电感材料、制备方法及一体成型电感，通过材料成分的非晶化设计使用材料本身具有较高的绝缘阻抗，并通过多层包覆进一步降低损耗，通过在热压温度设计在纳米晶转换点，在转换过程中最大程度的释放在压制过程中形成的应力，并通过纳米晶化使材料的功耗进一步降低。通过包覆层的设计，在热压过程中，磷酸盐、氧化镁以及Mg和Si的共晶氧化层共同形成黏结层，使颗粒间形成粘结效应，不会出现树脂在高温过程中的老化导致产品形成裂纹等导致功耗的恶化进一步保证产品的低功耗特征；满足电感在高频大电流大功率的工作要求。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的热压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热压电感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将原材料在高温下熔炼成金属液，对金属液进行雾化，然后对雾化后的金属液通过冷却水冷却，形成粉末状复合材料；其中，原材料的组分为61
‑
75wt％Fe、3
‑
5wt％Si、19.4
‑
25wt％Ni、1.2
‑
4.0wt％Cr、0.5
‑
2.0wt％B、0.3
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1.0wt％P、0.3
‑
1.0wt％Cu、0.3
‑
1.0wt％Nb；其中冷却水中含有氧化镁粉末；S2：将粉末状复合材料在200
‑
400℃、还原气氛下处理0.2
‑
1.5小时，去除粉末状复合材料表面吸附的氧；得到干燥复合材料；S3：将干燥复合材料与含有磷酸盐的水溶液混合，然后干燥形成磷酸盐包覆复合材料；S4：将磷酸盐包覆复合材料与液态树脂材料混合均匀，得到多层包覆的复合材料，即热压电感材料。2.根据权利要求1所述的一种热压电感材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，在步骤S1中，所述金属液变成粉末状复合材料的方法为：高压气流将金属液喷出，并通过氩气或氮气将金属液破碎成液滴状，落入水流中冷却形成粉末状复合材料。3.根据权利要求1所述的一种热压电感材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述氧化镁粉末在冷却水中的含量为3wt％
‑
5wt％，所述氧化镁粉末的粒径为10
‑
900nm。4.根据权利要求1所述的一种热压电感材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，步骤S3中的干燥复合材料选用粒径为1.5
‑
15um的球形颗粒；通过在步骤S1或S2中对粉末状复合材料筛选，或者通过在步骤S2或S3中对干燥复合材料进行筛选。5.根据权利要求1所述的一种热压电感材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述磷酸盐的水溶液中的磷酸盐的质量百分比为5wt％
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【专利技术属性】
技术研发人员：练坚友，蒙张泉，聂正阳，
申请(专利权)人：广东精密龙电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：