电感组件及其制造方法与流程

本发明涉及电子器件领域，尤其是涉及一种电感组件及其制造方法。

背景技术：

关于电感组件，已有先前技术将导电线圈埋入被覆盖热固性树脂的磁性材料粉末中，磁性材料粉末挤压成型后再将热固性树脂加热固化制成电感组件。此类电感组件也被称为“压粉电感”。压粉电感能被制成为小型、低轮廓的组件，同时还包括优异的抗噪音、磁遮蔽与高饱和电流等特性。因此，针对电源用电感的设计，压粉电感常被使用于对小型化及薄型化要求较高的笔记本电脑等可携式电子装置内。

若要将压粉电感应用于较大型的电子装置内，则必须提升压粉电感的磁性性质。提升压粉电感的磁性性质可藉由提升被覆盖热固性树脂的磁性材料粉末的导磁率来达成，一般会有下列两种做法：其一是提高导磁粉末的铁含量，但是此做法会让压粉电感容易生锈；其二是降低热固性树脂的含量，但是此做法会让压粉电感的强度降低。因此，上述两做法并非提升压粉电感的磁性特性的最佳方法。

此外，压粉电感的导电线圈所环绕的部位的导磁率实际上即占整体导磁率的一半以上。所以，有先前技术采用刚性的磁性柱体，将刚性的磁性柱体置于导电线圈内，再用被覆热固性树脂的磁性材料粉末包覆导电线圈与刚性的磁性柱体，磁性材料粉末被挤压成型后再将热固性树脂加热固化制成电感组件。然而，藉由此种制程所制成的电感组件由于刚性的磁性柱体与电感组件其他部位的刚性差异大，且因膨胀系数与结合性差异大，导致在电感组件的顶表面上刚性的磁性柱体附近容易发生裂缝。因此，此种制程的良率较低且长时间使用的质量风险较高。并且，一体成型的压粉电感的优势在于饱和电流高。采用刚性的磁性柱体制成的电感组件会使耐电流特性下降。

藉由对于压粉电感的先前技术的描述，可以清楚看出采用磁性粉末来制造高良率、优异电磁性质的电感组件，仍存有改善的空间。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种电感组件及其制造方法，采用两种含热固性树脂不同重量比的复合材料粉末分别制作电感组件的柱体与包覆体，柱体与包覆体的膨胀系数与结合性接近,使得柱体附近不容易发生裂缝，提高了电感组件的电磁性以及良品率。

为了达到上述目的，本发明提出一种电感组件，包含：导电线圈；绝缘层，覆盖于该导电线圈的外表面；两个端子，分别与该导电线圈的两个端点中的一个端点电性接合；柱体，由多颗第一复合材料粉末经过挤压制程后成型而形成，每一颗第一复合材料粉末由第一磁性材料粉末被覆盖第一热固性树脂所构成，该柱体置于由该导电线圈所形成的围绕空间内；以及包覆体，由多颗第二复合材料粉末经过另一挤压制程后成型而形成，每一颗第二复合材料粉末由第二磁性材料粉末被覆盖第二热固性树脂所构成，该包覆体包覆该导电线圈以及该柱体，该两个端子均外露于该包覆体之外；其中该第一热固化树脂占该多颗第一复合材料粉末的第一重量比小于该第二热固化树脂占该多颗第二复合材料粉末的第二重量比，该包覆体及其所包覆的该导电线圈以及该柱体加热至固化温度，该第一热固性树脂与该第二热固性树脂均固化，致使该多颗第一磁性材料粉末由该固化的第一热固性树脂所接合，该多颗第二磁性材料粉末由该固化的第二热固性树脂所接合。

作为可选的方案，该第一重量比的范围为0％至3.5％，该第二重量比大于3.5％。

作为可选的方案，由该多颗第一复合材料粉末经过该挤压制程成型而形成的该柱体具有成型密度，该成型密度大于或等于4.9g/cm³。

作为可选的方案，该柱体的尾端的第一外径小于该围绕空间的内径。

作为可选的方案，该柱体包含凸缘，该凸缘形成于该柱体的顶部处，该凸缘的第二外径大于该围绕空间的该内径。

作为可选的方案，由该多颗第一复合材料粉末经过该挤压制程成型而形成的该柱体再经过烧结制程后才置于由该导电线圈所形成的该围绕空间内。

本发明还提供一种制造电感组件的方法，包含下列步骤：

(a)制备导电线圈，其中该导电线圈的外表面被绝缘层覆盖；

(b)将两个端子分别与该导电线圈的两个端点中的一个端点电性接合；

(c)将多颗第一复合材料粉末经过挤压制程以成型而形成柱体，其中每一颗第一复合材料粉末由第一磁性材料粉末被覆盖第一热固性树脂所构成；

(d)将该柱体置于由该导电线圈所形成的围绕空间内；

(e)将多颗第二复合材料粉末经过另一挤压制程以成型而形成包覆体，其中每一颗第二复合材料粉末由第二磁性材料粉末被覆盖第二热固性树脂所构成，该包覆体包覆该导电线圈以及该柱体，该两个端子均外露于该包覆体之外，其中该第一热固化树脂占该多颗第一复合材料粉末的第一重量比小于该第二热固化树脂占该多颗第二复合材料粉末的第二重量比；以及

(f)将该包覆体及其所包覆的该导电线圈以及该柱体加热至固化温度，致使该多颗第一磁性材料粉末由该固化的第一热固性树脂所接合，该多颗第二磁性材料粉末由该固化的第二热固性树脂所接合。

作为可选的方案，该第一重量比的范围为0％至3.5％，该第二重量比大于3.5％。

作为可选的方案，由该多颗第一复合材料粉末经过该挤压制程成型后而形成的该柱体具有成型密度，该成型密度大于或等于4.9g/cm3。

作为可选的方案，该柱体的尾端的第一外径小于该围绕空间的内径。

作为可选的方案，该柱体包含凸缘，该凸缘形成于该柱体的顶部处，该凸缘的第二外径大于该围绕空间的该内径。

作为可选的方案，于步骤(c)与步骤(d)之间，进一步包含下列步骤：对该柱体执行烧结制程。

与先前技术不同，根据本发明的电感组件是采用两种含热固性树脂不同重量比的复合材料粉末所制造，其中，柱体中的热固性树脂重量比相对较小，使得位于导电线圈内的柱体具有相对较高的电性和较低的强度，包覆体中的热固性树脂重量比相对较大，使得位于导电线圈外的包覆体具有相对较低的电性和较高的强度，故电感组件具有优异电磁性质的同时，在使用或运送过程不易发生破损、产生表面裂纹，根据本发明的制造电感组件的方法具有高良率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的电感组件一实施例中的部份组件的爆炸图；

图2为本发明的电感组件一实施例的结构示意图；

图3为图2中电感组件沿a-a线的剖面视图；

图4为本发明的电感组件的导电线圈的剖面视图；

图5为本发明的制造电感组件的方法制作电感组件的一阶段的剖面视图；

图6为本发明的制造电感组件的方法制作电感组件的另一阶段的剖面视图；

图7为本发明的制造电感组件的方法制作电感组件的另一阶段的剖面视图；

图8为本发明的三个实施例于不同外加电流的电感值测试结果图；

图9为先前技术的粉压电感的两个范例于不同外加电流的电感值测试结果图；

图10为先前技术采用刚性的磁性柱体的电感组件的两个范例于不同外加电流的电感值测试结果。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1、图2、图3及图4，上述附图示意地描绘根据本发明一较佳具体实施例的电感组件1。图1为本发明的电感组件1一实施例中的部份组件的爆炸图，图2为本发明的电感组件1一实施例的结构示意图，图3为图2中电感组件1沿a-a线的剖面视图，图4为本发明的电感组件1的导电线圈10的剖面视图。

如图1、图2及图3所示，本发明的电感组件1包含导电线圈10、绝缘层104、两个端子(12a、12b)、柱体14以及包覆体16。

如图4所示，绝缘层104覆盖于导电线圈10的外表面102。

两个端子(12a、12b)分别与导电线圈10的两个端点(106a、106b)中的一个端点(106a、106b)电性接合。具体来说，两个端子中的端子12a与导电线圈10的端点106a电性接合(即，电性连接)，两个端子中的端子12b与导电线圈10的端点106b电性接合。

柱体14由多颗第一复合材料粉末经过挤压制程(即，第一挤压制程)后成型而形成。每一颗第一复合材料粉末由第一磁性材料粉末被覆盖第一热固性树脂所构成。

于一具体实施例中，第一磁性材料粉末可以是羰基铁粉末、铁铬硅合金粉末、铁硅合金粉末、非晶质铁基合金粉末、铁硅合金粉末、铁铝硅合金粉末、锰锌铁氧体粉末、镍锌铁氧体粉末等材料粉末。

柱体14置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内。其中，围绕空间108是导电线圈10环绕后所围成的空间。

包覆体16由多颗第二复合材料粉末经过另一挤压制程(即，第二挤压制程)后成型而形成。每一颗第二复合材料粉末由第二磁性材料粉末被覆盖第二热固性树脂所构成。在本实施例中，第一挤压制程与第二挤压制程为不同的工序，第一挤压制程与第二挤压制程的操作时间顺序不同，第一挤压制程先完成，第二挤压制程后完成。

于一具体实施例中，第二磁性材料粉末可以是羰基铁粉末、铁铬硅合金粉末、铁硅合金粉末、非晶质铁基合金粉末、铁硅合金粉末、铁铝硅合金粉末、锰锌铁氧体粉末、镍锌铁氧体粉末等材料粉末。形成第二磁性材料粉末的材料可以与形成第一磁性材料粉末的材料相同，也可以不同，只要使形成的柱体与包覆体的膨胀系数与结合性接近即可。优选的，形成第二磁性材料粉末的材料与形成第一磁性材料粉末的材料相同，如此能够仅通过控制多颗第一复合材料粉末中的第一热固性树脂的含量(即，第一热固化树脂占多颗第一复合材料粉末的第一重量比)以及多颗第二复合材料粉末中的第二热固性树脂的含量(即，第二热固化树脂占多颗第二复合材料粉末的第二重量比)，就可以控制柱体与包覆体的膨胀系数与结合性的接近程度。

包覆体16包覆导电线圈10以及柱体14。两个端子(12a、12b)均外露于包覆体16之外。

将包覆体16及其所包覆的导电线圈10以及柱体14加热至固化温度，致使多颗第一磁性材料粉末由固化的第一热固性树脂所接合，多颗第二磁性材料粉末由固化的第二热固性树脂所接合。换句话说，当包覆体16及其所包覆的导电线圈10以及柱体14加热至固化温度后，多颗第一复合材料粉末中每一颗第一复合材料粉末的第一热固性树脂与其它相邻的第一复合材料粉末的第一热固性树脂发生交联，多颗第一复合材料粉末中的所有第一磁性材料粉末粘连在一起；同理，多颗第二复合材料粉末中每一颗第二复合材料粉末的第二热固性树脂与其它相邻的第二复合材料粉末的第二热固性树脂发生交联，多颗第二复合材料粉末中的所有第二磁性材料粉末粘连在一起。特别地，第一热固化树脂占多颗第一复合材料粉末的第一重量比小于第二热固化树脂占多颗第二复合材料粉末的第二重量比。其中，柱体14中的第一热固性树脂重量比相对较小，使得位于导电线圈10内的柱体14具有相对较高的电性和较低的强度，包覆体16中的第二热固性树脂重量比相对较大，使得位于导电线圈10外的包覆体16具有相对较低的电性和较高的强度，故电感组件1具有优异电磁性质的同时，在使用或运送过程不易发生破损、产生表面裂纹。此外，由于柱体14及包覆体16均是采用被热固性树脂包覆的磁性材料粉末制成，藉此，柱体14的刚性及热膨胀系数与包覆体16邻近柱体14的部位的刚性及热膨胀系数相差不会太大，所以在本发明的电感组件1的顶部的柱体14附近不会发生裂缝。

于一具体实施例中，第一热固化树脂占多颗第一复合材料粉末的第一重量比的范围为0％至3.5％(即大于0％且小于等于3.5％)，第二热固化树脂占多颗第二复合材料粉末的第二重量比大于3.5％。

于一具体实施例中，多颗第一复合材料粉末经过第一挤压制程成型而形成的柱体14具有成型密度，成型密度大于或等于4.9g/cm³。

于一具体实施例中，如图1及图3所示，柱体14的尾端142的第一外径d1小于由导电线圈10所形成的围绕空间108的内径d2。

于一具体实施例中，同样如图1及图3所示，柱体14包含凸缘144，凸缘144形成于柱体14的顶部146处。凸缘144的第二外径d3大于由导电线圈10所形成的围绕空间108的内径d2。

于一具体实施例中，由多颗第一复合材料粉末经过第一挤压制程成型而形成的柱体14，再经过烧结制程后才置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内。

请参阅图5至图7，图5为本发明的制造电感组件1的方法制作电感组件1的一阶段的剖面视图，图6为本发明的制造电感组件1的方法制作电感组件1的另一阶段的剖面视图，图7为本发明的制造电感组件1的方法制作电感组件1的另一阶段的剖面视图。

首先，根据本发明的方法制备导电线圈10。导电线圈10的外表面102被绝缘层104覆盖，如图4所示。

接着，根据本发明的方法将两个端子(12a、12b)分别与导电线圈10的两个端点(106a、106b)中的一个端点(106a、106b)做电性接合，如图1所示。于一具体实施例中，两个端子(12a、12b)与其他端子是通过将金属板冲压制成导线架来制成，采用导线架可以大量、自动化生产用于导电的端子。

接着，如图5所示，本发明的方法藉由第一挤压设备20将多颗第一复合材料粉末经过第一挤压制程后，以使多颗第一复合材料粉末成型形成柱体14。每一颗第一复合材料粉末由第一磁性材料粉末被覆盖第一热固性树脂所构成。

于一具体实施例中，第一磁性材料粉末可以是羰基铁粉末、铁铬硅合金粉末、铁硅合金粉末、非晶质铁基合金粉末、铁硅合金粉末、铁铝硅合金粉末、锰锌铁氧体粉末、镍锌铁氧体粉末等材料粉末。

接着，如图6所示，本发明的方法将柱体14置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内。

接着，如图7所示，根据本发明的方法藉由第二挤压设备22将多颗第二复合材料粉末经过第二挤压制程后，以使多颗第二复合材料粉末成型形成包覆体16。每一颗第二复合材料粉末由第二磁性材料粉末被覆盖第二热固性树脂所构成。包覆体16包覆导电线圈10以及柱体14，两个端子(12a、12b)外露于包覆体16之外。

于一具体实施例中，第二磁性材料粉末可以是羰基铁粉末、铁铬硅合金粉末、铁硅合金粉末、非晶质铁基合金粉末、铁硅合金粉末、铁铝硅合金粉末、锰锌铁氧体粉末、镍锌铁氧体粉末等材料粉末。形成第二磁性材料粉末的材料可以与形成第一磁性材料粉末的材料相同，也可以不同。

最后，根据本发明的方法系将包覆体16及其所包覆的导电线圈10以及柱体14加热至固化温度，致使多颗第一磁性材料粉末由固化的第一热固性树脂所接合，多颗第二磁性材料粉末由固化的第二热固性树脂所接合。两个端子(12a、12b)可以弯折至包覆体16的底部，如图7所示。

特别地，第一热固化树脂占多颗第一复合材料粉末的第一重量比小于第二热固化树脂占多颗第二复合材料粉末的第二重量比。其中，柱体14中的第一热固性树脂重量比相对较小，使得位于导电线圈10内的柱体14具有相对较高的电性和较低的强度，包覆体16中的第二热固性树脂重量比相对较大，使得位于导电线圈10外的包覆体16具有相对较低的电性和较高的强度，故电感组件1具有优异电磁性质的同时，在使用或运送过程不易发生破损、产生表面裂纹。此外，由于柱体14及包覆体16均是采用被热固性树脂包覆的磁性材料粉末制成，藉此，柱体14的刚性与包覆体16邻近柱体14的部位的刚性与热膨胀系数相差不会太大，所以在根据本发明的电感组件1的顶表面上柱体14附近不会发生裂缝。所以，根据本发明的方法制造电感组件1的良率高。

于一具体实施例中，第一热固化树脂占多颗第一复合材料粉末的第一重量比的范围为0％至3.5％(即大于0％且小于等于3.5％)，第二热固化树脂占多颗第二复合材料粉末的第二重量比大于3.5％。

于一具体实施例中，多颗第一复合材料粉末经过第一挤压制程成型而形成的柱体14具有成型密度，成型密度大于或等于4.9g/cm3。

于一具体实施例中，同样如图1及图3所示，柱体14的尾端142的第一外径d1小于由导电线圈10所形成的围绕空间108的内径d2。藉此，当柱体14被置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内时，可以避免柱体14的尾端142刮伤绝缘层104。

于一具体实施例中，同样如图1及图3所示，柱体14包含凸缘144，凸缘144形成于柱体14的顶部146处。凸缘144的第二外径d3大于由导电线圈10所形成的围绕空间108的内径d2。藉此，当柱体14被置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内时，柱体14的凸缘144可以靠在导电线圈10的顶部101上。

于一具体实施例中，由多颗第一复合材料粉末经过挤压制程成型而形成的柱体14，再经过烧结制程后才置于由导电线圈10所形成的围绕空间108内。

请参阅图8、图9及图10，图8显示本发明的三个实际范例(实施例a、实施例b、实施例c)于不同外加电流的电感值测试结果。作为对照，先前技术的粉压电感的两个范例(对照组a、对照组b)于不同外加电流的电感值测试结果显示于图9。同样作为对照，先前技术采用刚性的磁性柱体的电感组件的两个范例(对照组c、对照组d)于不同外加电流的电感值测试结果显示于图10。测试的电感组件的尺寸皆为13mm×13mm×6mm，测试的电感组件的线圈绕规：线径为0.34mm、柱体的外径为4.6mm、圈数为52.5ts。上述测试的电感组件的材料成份及电磁性质列于表1。

表1

上述测试的电感组件的材料成份中包覆体的材料，除了对照组b的粉末电感值为148.59～150.48μh外，其余实施例与对照组的粉末电感值为146.77～147.60μh。

电感组件在使用时，会因为电流通过，导致其电感值下降，此部份会导致电感组件失去功能，例如，储能、滤波，等功能。因此，电感组件在特定电流下(客户应用电流)，电感组件的电感值下降幅度越低越好。一般称此特定电流为「饱和电流」。于上述电感组件的测试中，饱和电流设定为2.7～2.8a。

关于电感组件的电感值在电流通过下其下降幅度的计算，以某个电感组件为例，其在没电流通过时其电感值＝148.3μh，其在设定的饱和电流＝2.8a的情况下其电感值＝115.5μh，其电感值下降幅度＝(115.5-148.3)/148.3＝-22.12％。上述实施例及对照组在设定的饱和电流＝2.7a的情况下经计算的电感值下降幅度(dl/l)列于表2。

表2

以对照组a、对照组b作为比较基础，由图8、图9及图10显示测试结果可证实，本发明的实际范例(实施例a、实施例b、实施例c)的成品电感值(未通过电流)相对对照组a、对照组b小幅提升，最高可提升1.17倍。采用刚性的磁性柱体所制造的电感组件(对照组c、对照组d)的成品电感值(未通过电流)对照组a、对照组b明显提升，最高可提升1.52倍。但是，采用刚性的磁性柱体所制造的电感组件(对照组c、对照组d)其电感值下降幅度明显大幅降低，最高会降低57.1％。本发明的实际范例(实施例a、实施例b、实施例c)其电感值下降幅度明显改善，可改善7.2％。显见地，根据本发明的电感组件具有无法预期的功效。

综上所述，本发明的电感组件是采用两种含热固性树脂不同重量比的复合材料粉末所制造，其中，柱体中的热固性树脂重量比相对较小，使得位于导电线圈内的柱体具有相对较高的电性和较低的强度，包覆体中的热固性树脂重量比相对较大，使得位于导电线圈外的包覆体具有相对较低的电性和较高的强度，故电感组件具有优异电磁性质的同时，在使用或运送过程不易发生破损、产生表面裂纹，根据本发明的制造电感组件的方法具有高良率。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。