一种叠层电感及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种叠层电感及其制备方法与应用，所述叠层电感包括层叠设置的2层第一软磁体和至少2层第二软磁体；所述至少2层第二软磁体层叠设置于所述2层第一软磁体的层间部位；所述第一软磁体为采用扁平状软磁合金粉末经流延轧制而成的软磁体；所述第二软磁体包括软磁粉芯和印刷在所述软磁粉芯表面且呈现嵌套结构的第一导体和软磁片；所述软磁粉芯为采用软磁合金粉末经模压成型的软磁体；所述软磁粉芯的表面设置有通孔，且所述通孔的内部填充有第二导体；所述第二导体与第一导体相互连通形成导体线圈。本发明专利技术提供的叠层电感解决了现有技术中叠层电感磁导率低的问题，确保了叠层电感在应对大电流的同时实现高电感量。电感在应对大电流的同时实现高电感量。电感在应对大电流的同时实现高电感量。

【技术实现步骤摘要】
一种叠层电感及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电感元器件
，涉及一种叠层电感，尤其涉及一种叠层电感及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]电感器按照制作工艺划分主要有三大类型：绕线电感、叠层电感和薄膜电感。绕线电感一般是在空芯、陶瓷芯非磁性材料或者铁氧体等软磁材料上将铜线绕制成螺旋状而得到，具有品质因子高、可应对大电流的特点。传统的叠层电感是在含有铁氧体等的陶瓷生料上印刷导体图案，然后对这些生片进行叠层和烘烤形成一体化结构。与绕线结构相比，叠层结构可实现小型化、标准化封装、低成本化。薄膜电感也是采用积层构造，在线圈制作上采用类似于IC制作的工艺，在基底上镀一层导体膜，然后采用光刻工艺形成线圈，最后增加介质层、绝缘层和电极层，封装成型。薄膜电感具有更小的尺寸、更精细的感值阶梯、更小的容差及频率稳定性，然而薄膜光刻工艺设备昂贵，原材料复杂度高。
[0003]随着IC工艺的细微化发展，电源电压越来越低，电流越来越大，称之为“低电压大电流化”的发展趋势。在制备电感的过程中，软磁材料是必不可少的原材料，且软磁材料主要包括金属软磁材料和铁氧体软磁材料。其中，铁氧体软磁材料的饱和磁通密度在0.3
‑
0.5T之间，磁导率低，居里温度低，严重限制了其应对大电流的能力；金属软磁材料具有高饱和磁通密度的优势，通常介于0.75
‑
1.6T之间，可以同时满足电感对于尺寸和性能的两方面需求。
[0004]CN 112397295A公开了一种一体成型电感的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：(1)将主体软磁合金粉末混合均匀，然后与粘结剂、固化剂和丙酮混合；(2)压制预设尺寸的平板坯体和T型坯体；(3)绕制漆包线；(4)平板坯体与绕制漆包线的T型坯体压制成型并烘烤；(5)喷涂包覆绝缘树脂保护材料后进行烘烤；(6)剥除铜电极处的树脂和漆皮并电镀电极生成一体成型电感。所述一体成型电感虽然采用了金属软磁材料，但是这种电感仍属于绕线电感，体积较大，不利于小型设备的应用，且绕线电感的散热性较差，使用寿命较短。
[0005]CN 108847343A公开了一种叠层电感的制备方法及叠层电感，所述制备方法包括如下步骤：(1)将PVB树脂、第一溶剂、第一增塑剂均匀混合，得到粘合剂；(2)通过球磨工艺或砂磨工艺将所述粘合剂、瓷粉、第二溶剂、第二增塑剂均匀混合，得到流延浆料；(3)将流延浆料在流延机上进行流延作业，并通过流延刀刮涂方式将流延浆料涂覆在PET膜上，得到绝缘层膜；(4)通过丝网印刷工艺将内电极印刷到绝缘层膜上，得到单层线圈；(5)重复以上步骤得到多个单层线圈，将多个单层线圈层叠压合并进行切割，形成完整的电感线圈；(6)将电感线圈进行排胶、烧成处理后，通过封端、电镀工艺装配在壳体中，以制成叠层电感。所述电感虽然属于叠层电感，但是其导体的载体是绝缘体，其目的仅仅是控制导体分布，并不会对叠层电感的电感量提供有益效果。
[0006]US 8558652B2公开了一种叠层电感及其制备方法，所述叠层电感使用软磁合金粉
末作为叠层电感的磁性材料，替代了传统铁氧体材料。所述制备方法包括：将软磁合金粉末与大量树脂混合形成液体浆料，使用涂布机将其涂敷为薄膜形式，干燥后得到磁性生片；然后再结合传统的穿孔、导体印刷、叠片和烧结工艺，得到新型的叠层电感。所述专利技术提供的磁性生片使用合金粉末作为原材料，虽然解决了饱和磁通密度低的问题，但是由于其同时掺杂了大量的树脂，使得磁性层磁导率较低，在保持导体层一致的条件下，很难实现高电感量。
[0007]由此可见，如何提供一种叠层电感及其制备方法，解决现有技术中叠层电感磁导率低的问题，确保叠层电感在应对大电流的同时实现高电感量，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种叠层电感及其制备方法与应用，所述叠层电感解决了现有技术中叠层电感磁导率低的问题，确保了叠层电感在应对大电流的同时实现高电感量。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种叠层电感，所述叠层电感包括层叠设置的2层第一软磁体和至少2层第二软磁体，例如可以是2层、3层、4层、5层或6层，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0011]所述至少2层第二软磁体层叠设置于所述2层第一软磁体的层间部位。
[0012]所述第一软磁体为采用扁平状软磁合金粉末经流延轧制而成的软磁体，且所述扁平状软磁合金粉末的长轴方向与叠层电感的层叠方向相互垂直。
[0013]所述第二软磁体包括软磁粉芯和印刷在所述软磁粉芯表面且呈现嵌套结构的第一导体和软磁片。
[0014]所述软磁粉芯为采用软磁合金粉末经模压成型的软磁体。
[0015]所述软磁粉芯的表面设置有通孔，且所述通孔的内部填充有第二导体。
[0016]所述第二导体与第一导体相互连通形成导体线圈。
[0017]一方面，本专利技术采用扁平状软磁合金粉末经流延轧制而成的软磁体作为第一软磁体，使得磁路在第一软磁体中呈现水平方向，从而显著提升了叠层电感上下表面磁性层沿水平方向的磁导率。
[0018]另一方面，本专利技术采用软磁合金粉末经模压成型的软磁体作为软磁粉芯，相较于传统方法采用流延轧制得到的软磁体，所述软磁粉芯中无需掺杂大量有机树脂，显著提升了软磁合金粉末的比例，从而进一步提升了叠层电感的磁导率。
[0019]上述第一软磁体和第二软磁体的有机结合，解决了现有技术中叠层电感磁导率低的问题，确保了叠层电感在应对大电流的同时实现高电感量。
[0020]此外，所述软磁片与第一导体呈现相互嵌套的结构，填充了相邻软磁体之间的层叠空隙，进一步提升了叠层电感的磁导率。
[0021]优选地，所述第一软磁体中的扁平状软磁合金粉末和所述软磁粉芯中的软磁合金粉末分别独立地包括铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅铬中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括铁硅与铁硅铝的组合，铁硅铝与铁镍的组合，铁镍与铁镍钼
的组合，铁镍钼与铁硅铬的组合，铁硅、铁硅铝与铁镍的组合，铁硅铝、铁镍与铁镍钼的组合，或铁镍、铁镍钼与铁硅铬的组合。
[0022]优选地，所述软磁粉芯中的软磁合金粉末平均粒径D50为1
‑
30μm，例如可以是1μm、2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm、28μm或30μm，进一步优选为1
‑
10μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述软磁片为采用球形软磁合金粉末经印刷而成的磁性片。
[0024]优选地，所述软磁片中的球形软磁合金粉末包括铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅铬中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括铁硅与铁硅铝的组合，铁硅铝与铁镍的组合，铁镍与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层电感，其特征在于，所述叠层电感包括层叠设置的2层第一软磁体和至少2层第二软磁体；所述至少2层第二软磁体层叠设置于所述2层第一软磁体的层间部位；所述第一软磁体为采用扁平状软磁合金粉末经流延轧制而成的软磁体，且所述扁平状软磁合金粉末的长轴方向与叠层电感的层叠方向相互垂直；所述第二软磁体包括软磁粉芯和印刷在所述软磁粉芯表面且呈现嵌套结构的第一导体和软磁片；所述软磁粉芯为采用软磁合金粉末经模压成型的软磁体；所述软磁粉芯的表面设置有通孔，且所述通孔的内部填充有第二导体；所述第二导体与第一导体相互连通形成导体线圈。2.根据权利要求1所述的叠层电感，其特征在于，所述第一软磁体中的扁平状软磁合金粉末和所述软磁粉芯中的软磁合金粉末分别独立地包括铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅铬中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述软磁粉芯中的软磁合金粉末平均粒径D50为1
‑
30μm，进一步优选为1
‑
10μm。3.根据权利要求1或2所述的叠层电感，其特征在于，所述软磁片为采用球形软磁合金粉末经印刷而成的磁性片；优选地，所述软磁片中的球形软磁合金粉末包括铁硅、铁硅铝、铁镍、铁镍钼或铁硅铬中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述软磁片中的球形软磁合金粉末平均粒径D50为1
‑
30μm，进一步优选为1
‑
10μm。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述叠层电感的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)采用流延轧制的方法制备2层第一软磁体；(2)采用模压成型配合印刷的方法制备至少2层第二软磁体；(3)将步骤(2)所得至少2层第二软磁体层叠放置于步骤(1)所得2层第一软磁体的层间部位，经压合和加热处理后得到叠层电感；其中，步骤(1)和步骤(2)不分先后顺序。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一软磁体的制备方法具体包括以下步骤：(1.1)混合扁平状软磁合金粉末、有机树脂和溶剂，得到第一软磁浆料；(1.2)将步骤(1.1)所得第一软磁浆料经流延轧制，得到第一软磁体。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二软磁体的制备方法具体包括以下步骤：(2.1)将软磁合金粉末依次进行绝缘处理、模压成型、退火处理和加工通孔，得到软磁粉芯；(2.2)利用银浆在步骤(2.1)所得软磁粉芯的表面印刷第一导体，并填充通孔形成第二导体；(2.3)混合球形软磁合金粉末、有机树脂和溶剂，得到软磁浆料；
(2.4)利用步骤(2.3)所得软磁浆料在步骤(2.2)所得软磁粉芯表面未印刷第一导体的部位印刷软磁片，干燥处理后得到第二软磁体。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)和步骤(2.3)所述有机树脂分别独立地包括PVB树脂；优选地，步骤(1.1)和步骤(2.3)所述溶剂分别独立地包括醋酸正丙酯；优选地，步骤(1.1)和步骤(2.3)所述有机树脂与溶剂的混合质量比分别独立地为(1
‑
2):(4
‑
6)；优选地，步骤(1.1)所述扁平状软磁合金粉末在第一软磁浆料中的质量占比为85％
‑
95％；优选地，步骤(2.3)所述球形软磁合金粉末在软磁浆料中的质量占比为85％
‑
95％。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2.1)所述绝缘处理具体为：利用绝缘剂对软磁合金粉末进行绝缘包覆并烘干；优选地，所述绝缘剂包括磷酸、有机硅树脂或水玻璃中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述绝缘剂与软磁合金粉末的质量比为(0.5
‑
3):100；优选地，步骤(2.1)所述模压成型在液压机、机械压机或伺服压机中进行；优选地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云帆，郭雄志，肖强，黎亚庆，刘立权，
申请(专利权)人：惠州铂科实业有限公司惠州铂科磁材有限公司成都市铂科新材料技术有限责任公司河源市铂科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：