专利名称：一种能获得良好电感性能的线圈封装式压粉磁芯及其制作方法
技术领域：
本发明有关于磁芯一体化感应器、用于其他电子部件中的线圈封装式压粉磁芯以及线圈封装式压粉磁芯的制造方法。
背景技术：
近年，随着电气电子仪器的小型化发展，人们对小型化(低高度)、能对应大电流的压粉磁芯的需求日益高涨。
通常采用铁氧体粉末或强磁性金属粉末等做为压粉磁芯的材料，但由于强磁性金属粉末与铁氧体粉末相比，饱和磁通量密度大，在强磁场下仍能保持直流叠加特性。因此，在制作对应大电流的压粉磁芯时，大多选用强磁性金属粉末作为压粉磁芯的材料。
另外，为推动磁芯的进一步小型化(低高度)，有了将线圈与磁性粉作成一体的提案。本权利要求书中将这种结构的感应器称为线圈封装式压粉磁芯。
目前已经有人提出了表面实装型感应器的制作方法，该感应器具有线圈封装式压粉磁芯结构。例如，特开平5-291046号公报提出，将绝缘导线与外部电极相连，用磁性粉末将此包住并成型。这种情况下由于接线部分在磁性体内，成形操作时非常容易产生不良。在本权利要求书中，所谓的接线是指，电子部件间电气连接的部分，把外部电极和接线部分称为端子部。
特开平11-273980号公报提出，采用黏合剂将扁平粉与线圈一起压缩成形。在实施范例中，先用状态比为20的Fe-Al-Si合金粉末与绝缘用的硅酮树脂作成复合材料，再与线圈一起压缩成形。关于线圈与端子部的接线部分没有记述，但是在磁芯的表面连接磁性体部分与电极比较困难，容易发生连接不良。
另外，在专利第2958807号公报中，公布了采用铁氧体作为磁性材料制作感应器的方法。在这里也是，由于与线圈相连的端子的一部分在磁芯内部，一体成型时在连接部分容易产生不良。在专利第3108931号公报中感应器的制作方法是，线圈和端子部由压粉体上下夹着压缩成型，这也一样连接部分容易产生不良。
发明所要解决的问题正如前所述，线圈封装式压粉磁芯的结构是小型化并能获得大的电感。然而随着电子电气仪器小型化的迅速发展，对线圈封装式压粉磁芯的品质要求也越来越高。具体说来就是要防止线圈和端子部的连接不良、防止线圈及端子部与磁性粉间的绝缘不良、要进一步小型化、获得更大的电感。
上述特开平5-291046号公报、特开平11-273980号公报、专利第2958807号公报、专利第3108931号公报中所述的线圈封装式压粉磁芯或感应器，在品质方面均有改良的余地。即，特开平5-291046号公报、特开平11-273980号公报、专利第2958807号公报、专利第3108931号公报中所述的线圈封装式压粉磁芯或感应器，由于均采用了将线圈和端子部封入磁性粉内的做法，容易发生线圈和端子部的连接不良、线圈及端子部与磁性粉间的绝缘不良。在发生连接不良或绝缘不良时，由于线圈及端子部在磁性粉内部连接，不良原因很难确定、同时要查明原因也很费时间。
另外，在专利第3108931号公报中所述的感应器，由于采用了事先与端子部连接好的线圈制作压粉磁芯，成型以后线圈与端子的连接部分极易产生连接不良。在连接部分产生连接不良时，要确定原因非常难而且费时间。
发明内容
因此，鉴于上述几点，本发明旨在提供能够减少线圈与端子部的连接不良或线圈及端子部与磁性粉的绝缘不良的发生、并能实现进一步小型化、获得更大电感的线圈封装式压粉磁芯及其制作方法。
解决问题的方法本发明者认为，通过采用扁平导线缠绕而成、两个端面在同一平面上的线圈，可以实现线圈封装式压粉磁芯进一步小型化的同时，还可获得更大电感。即本发明所提供的线圈封装式压粉磁芯的特征是线圈的绕线部是由按照规定间隔具有相对上下表面的扁平导体缠绕而成，并从导体绕线部的不同部位引出端部1、2，同时线圈是绝缘的。封装线圈用的压粉体由绝缘的强磁性金属粒子组成。端部1的上下表面的其中一面与端部2的上下表面中的其中一面要在同一平面上。
在本发明所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，导体可以是平角线型的。另外对上述端部1、2的部分或全部最好进行冲压加工。而且上述端部1、2最好与绕线部的导体差不多平行引出。还有在本发明所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，端部1、2的至少一端与要与绕线部之间构成一定角度的弯曲。即通过一定角度的弯曲可以将线圈的两个端部置于同一平面上。另外，构成压粉体的强磁性金属粒子最好是Fe-Ni系合金，因为Fe-Ni系合金的加工性能好。如果采用Fe-Ni系合金作为压粉体强磁性金属粒子的话，在较低的压力下就可以制作压粉体。
再者，在本发明所提供的线圈封装式压粉磁芯构成中，压粉体由有绝缘剂涂层的强磁性金属粒子构成，压粉体中封装的线圈是绝缘线圈。线圈的绕线部由绝缘的扁平导体缠绕而成，又从绕线部导体引出一对端子。从所定的基准面到一对端子的距离要差不多相等。这里所定的基准面可以是绕线部的最下层、最上层或卷绕部的中层。还有在本发明所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，理想的结构是一对端子的部分或全部最好露在压粉体的外面。这样可以在压粉体外实现连接，减少连接不良和绝缘不良的发生。此外，在本发明所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，一对端子最好从导体绕线部的不同方向引出，并且一对端子的部分还可以比线圈的其他部位做得宽。
另外，本发明所提供的线圈封装式压粉磁芯的制作方法特征是工序(a)，是将压粉体的主要原料粉末软磁性金属粉末和绝缘剂填充到模具槽内。工序(b)，是把绝缘扁平导体缠绕成的线圈放到已填充原料粉末的模具槽内。工序(c)，继续向模具槽内填充原料粉末直至能覆盖住线圈。工序(d)，是将原料粉末压紧密封。在这里Fe-Ni系合金粉末是有效的压粉体软磁性金属粉末。由于Fe-Ni系合金粉末的加工性能好，容易压紧密封，可以保证埋在原料粉末中的线圈不受损伤而获得线圈封装式压粉磁芯。在本发明所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，线圈由具有相对上下表面的扁平导体按照规定间隔缠绕而成的绕线部和从导体绕线部的不同部位引出的端子1、2构成，而且引出端部1处的上下表面中的任意一面与引出端部2处上下表面中的任意一面处于同一平面上。完成上述工序(d)后，将线圈的端部1、2沿着压粉体进行折弯工序(e)。折弯工序(e)在把线圈封装式压粉磁芯做为表面实装端子用时，特别有效。还有，在工序(b)中，最理想的是将线圈端部1、2的全部或部分置于模具槽外面。因为线圈端部1、2的功能是作为端子部使用，将其置于压粉体外面连接的话可以减少连接不良。
此外，本发明所提供的线圈特征是，绕线部是由具有相对上下表面的扁平导体缠绕而成，端部1、2由导体绕线部的不同位置引出，端部1处上下表面的任意一面与端部2处上下表面的任意一面在同一平面上。在这种线圈中最理想的是，端部1、2以绕线部为基准从对称位置引出。因为这样在操作线圈时不用区分方向。
另外，本发明中线圈的制作特征是，通过工序(f)获得有一对端子的缠绕线圈，向通过工序(f)而获得的线圈端子部加压，在加压状态下或加完压立刻进行校形处理工序(g)。在工序(g)中，可以将端子部加工成矩形形状且比线圈的其他部分宽。本发明所涉及的线圈制作方法由于冲压加工与校形处理差不多同时进行，可以减少线圈制作所需的工序。另外，在校形处理工序(g)的同时或在其前后，还可以进行一个或两个端子的折弯加工工序，使所定基准面到两个端子的距离差不多相等，。
图1为本实施例中的线圈封装式压粉磁芯的剖面图。
图2为本实施例中所用线圈的主视图。
图3为本实施例中所用线圈的侧视图。
图4为扁平导体在卷绕前的截面形状及卷绕后的截面形状。
图5为本实施例中的线圈制作工序流程图。
图6为绕线工序说明图。
图7为成形工序说明图。
图8为冲压加工工序说明图。
图9为折弯工序说明图。
图10为本实施例中的线圈封装式压粉磁芯制作工序流程图。
图11为图10第S206步成形工序说明图。
图12为采用引出端部不在同一平面上的线圈时的成形工序说明图。
附图标号说明1-线圈 2-导体 3-卷绕部 4a、4b-引出端部(端子部100)4c-弯曲部分 10-压粉体 20-混合粉末具体实施方式
下面，以附图所示的实施例为基础，进行本发明的详细说明。
图1是本实施例中线圈封装式压粉磁芯的剖面图。图2是本实施例中所用线圈1的主视图，图3是线圈1的侧视图。除了线圈1的端部4a、4b，压粉体覆盖在其周围。另外，后面会有详述，在本实施例中由于线圈1的引出端部4a、4b作为端子部100使用，线圈1就是所谓的端子一体化结构。
首先，对压粉体10进行说明。
压粉体10是向磁性金属粉末中加入绝缘材料混合、在一定的条件下加压制成的。另外最好将添加了绝缘材料的强磁性金属粉末干燥，然后再向干燥的磁性粉末中添加润滑剂混合。
用于压粉体10的强磁性金属粉末，可以是单一的金属粉末、两种以上不同成分的金属粉末混合或合金粉末。金属粉末可以由软磁性的任意过渡金属元素组成、也可由过渡金属元素与其他金属元素的合金组成。作为软磁性金属的具体例子来说，以Fe、Co、Ni三种成分中的一种以上为主要成分的合金，最合适的如，坡莫合金(Fe-Ni合金，Fe-Ni-Mo合金)、强磁性铁硅铝合金(Fe-Si-Al合金)、Fe-Si合金、Fe-Co合金、Fe-P合金等。其中由于坡莫合金透磁率高、且加工性能好，所以非常理想。
采用Fe-Ni合金(坡莫合金)的强磁性金属粉末作为压粉体使用时，成分比是Fe15～60wt％、Ni40～85wt％。另外采用Fe-Ni-Mo合金(坡莫合金)的强磁性金属粉末作为压粉体使用时，成分比是Fe15～30wt％、Ni70～85wt％、Mo1～5wt％。
对用做压粉体10的强磁性金属粉末粒子的形状没有特别的限制，但为保证强磁场下的大电感，最好将粉末作成球状或椭圆状。
强磁性金属粉末可以通过汽喷雾法、水喷雾法、回转盘法制成。
另外，通过添加绝缘材料，强磁性金属粉末就有了绝缘涂层。绝缘材料要根据所需要的磁芯特性进行适当选择。如各种有机高分子树脂、硅酮树脂、苯酚树脂、环氧树脂、水玻璃都等都可以用做绝缘材料，而且这些树脂还可以和无机物搭配组合使用。
所需要的磁芯特性不同，绝缘材料的添加量也不同，添加范围是1～10wt％。绝缘材料的添加量一超过10wt％，透磁率就会降低、损失加大。另一方面，绝缘材料的添加量不满1wt％时，可能会产生绝缘不良。绝缘材料的理想添加量是1.5～5wt％。
润滑剂的添加量可以控制在0.1～1.0wt％，理想的添加量范围是0.2～0.8wt％，最好是0.3～0.8wt％。润滑剂的添加量不足0.1wt％时，成形后的脱型困难，容易产生成形裂纹。另一方面，润滑剂的添加量超过1.0wt％时，会导致密度降低、透磁率减少。
润滑剂可以从硬脂酸铝、硬脂酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸锶中适当选择。从回弹小的角度考虑，选择硬脂酸铝比较理想。
另外，可以向强磁性金属粉末中添加一定量的架桥剂。通过添加架桥剂，不会弱化压粉体10的磁特性，还可增加强度。相对于硅酮树脂等绝缘材料，架桥剂的理想添加量是10～40wt％。有机钛酸盐可以用做架桥剂。
接着，用图2、图3，说明线圈1的结构。
如图2及图3所示，线圈是将导体2从边缘开始绕2.5匝而成。导体2的引出端部4a、4b从线圈的本体部分反向引出。即，线圈1是没有断点接口的一体成形。
构成线圈1的导体2的截面是扁平形的。在这里，扁平形的截面可以是矩形、梯形、椭圆形，其中作为矩形截面的导体2，可以采用绝缘的铜平角线。采用平角线形结构的导体2时，截面尺寸可以是纵向0.1～1.0mm×横向0.5～5.0mm。
导体2的绝缘涂层通常采用珐琅，涂层厚度约3μm左右。
采用扁平导体2缠绕成线圈1时，如图3所示，线圈1的各匝之间可以实现紧密接触，与采用圆形截面导体相比，可以提高单位体积的电容。还有，在匝数相同的情况下，与采用圆形截面导体的线圈相比，矩形截面的可以大幅度提高电线使用率。因此，采用扁平导体缠绕而成的线圈最适合用做对应大电流的线圈封装式压粉磁芯。
接着图4所示是扁平导体2缠绕前的截面形状、及扁平导体2缠绕后的截面形状。
当采用平角线形的扁平导体2时，正如图4(a)所示，导体2在缠绕前截面的厚度是均一的。从这个状态开始绕导体2，如图4(b)所示，线圈1的外圆周厚度(绕线的外侧)与线圈1的内圆周厚度(绕线的内侧)相比要变薄。在这里正如上所述，线圈1是将导体2绕数匝之后形成的。在导体2的绕线过程中，各匝线之间虽然会接触，但由于导体2的绕线运动会使线圈1的外周厚度比内周厚度薄，如图4(b)所示。这样就会防止绝缘涂层剥落、损伤而制成由导体2绕成的空心线圈。
如果将绝缘层发生剥落或损伤的导体2的线圈1封装到压粉体10中，线圈封装式压粉磁芯的电感会显著降低。
另外，如图4(c)所示，用扁平导体2制作线圈时，线圈1的外圆周厚度会变的比内圆周厚度薄，在这种状态下加压加工，在线圈1的外圆周侧，不易产生绝缘涂层损伤。如果如图4(d)所示，在线圈的内外圆周厚度差不多一样的状态下加压加工，线圈的外圆周侧绝缘层非常容易产生瑕疵。
还有，考虑到将导体2缠绕后所形成的线圈1的截面形状，可以适当的选用梯形截面的导体2。
接着，用图5～8来说明本实施例中所涉及的线圈1的制作方法。
图5是本实施例中所涉及的线圈1的制作工序流程图。正如图5所示，在本实施例中所涉及的线圈制作中，有导体2的绕线工序(步骤S101)、成形工序(步骤S102)、冲压加工工序(压溃加工)(步骤S103)、校形处理工序(步骤S104)、折弯加工工序(步骤S105)。
导体2的绕线工序首先在第S101步中，如图6(a)、(b)所示获得由扁平导体2缠绕而成的线圈1的绕线部3及从绕线部3引出的端部4a、4b。导体2的匝数根据所需要的电感适当设定，一般是1～6圈，也可根据需要设成2～4圈。在这里图6(b)所示的是，将导体2从边部绕2.5匝后形成的线圈1的侧视图。如图6(b)所示，在第S101步的绕线工序中，让线圈1的各组成匝线间紧密接触，可以减少作业工序数、提高电线使用率。
成形工序在接下来的第S102步中，进行线圈1的成形加工。图7是导体2的引出端部4a、4b从线圈的绕线部3反向引出成形的平面图。在这里，端部4a的引出方向与端部4b的引出方向不同。如果端部4a、4b分别向相同方向引出，将不便于对引出端部4a、4b进行冲压加工(冲压加工的内容后有详述)，同时在制作线圈封装式压粉磁芯时，将很难把线圈1放在压粉体的中心部位等。还有，如图7所示，引出端部4a、4b要分别在对称位置上进行成形加工。这样，在把采用线圈1的线圈封装式压粉磁芯用做表面实装部品时，就可以实现端子部100的引出位置对称，因为引出端部4a、4b是作为端子部100使用的。还有，在操作线圈1时，例如把线圈1放在成型用的模具中时，不用区分线圈1的方向。
冲压加工(压溃加工)工序在第S102步完成线圈1的成形加工后，进入第S103步。在第S103步中要对引出端部4a、4b进行冲压加工(压溃加工)。本工序是为了实现引出端部4a、4b作为端子部100的功能而进行的。经过此工序的加工，引出端部4a、4b的部分要比导体2的部分宽且薄。
在第S102步的冲压加工中，导体2的厚度要加工到0.1～0.3mm.。冲压加工，正如上所述，目的是把引出端部4a、4b的平面做的比导体2的平面宽且薄，同时通过冲压加工，还可以增加作为端子部100使用的引出端部4a、4b的强度。
在这里，图8显示了对引出端部4a、4b进行冲压加工后的状态。图8(a)是线圈1的主视图，图8(b)是线圈1的侧视图。正如图8(a)所示，对引出端部4a、4b进行冲压加工后，导体2的该部分等比例向外延伸呈碗状。
将采用线圈1的线圈封装式压粉磁芯安装在线路板上，为了与平坦部图案配合，引出端部4a、4b的形状最好作成矩形。但是将引出端部4a、4b作成矩形并不是将引出端部4a、4b作为端子部100使用的必要条件，所以冲压加工后的引出端部4a、4b的尺寸只要能放到平坦部图案内，就可以省略后述的校形处理。
校形处理工序在第S103步完成对引出端部4a、4b的冲压加工后，进入第S104步。在第S104步中，对完成冲压加工的引出端部4a、4b进行校形处理。在校形处理中可以采用冲穿模具进行。安装线圈封装式压粉磁芯的平坦部图案通常是矩形的，与此配合，最好将引出端部4a、4b做成矩形。例如在笔记本电脑中所采用的线圈封装式压粉磁芯就要把引出端部4a、4b加工成矩形，而且尺寸要在20×30mm～50×60mm范围内。如上所述，尽管矩形并不是引出端部4a、4b作为端子部100使用的必要条件，但由于现在，随着表面实装密度的提高，平坦部图案不断狭小化，对端子部100的形状及尺寸精度的要求也越来越高，最好对完成冲压加工后的引出端部4a、4b实行校形处理。图2所示状态就是进行了校形处理的线圈1的主视图。
折弯加工工序在第S104步完成校形处理后，就进入第S105步。在第S105步中，对完成校形处理后的引出端部4a、4b进行折弯加工。此折弯加工工序是本发明特征的一部分。本工序的目的是把作为端子部100使用的引出端部4a、4b置于同一平面上。
下面，运用图9较详细的说明折弯工序的内容。还有，图9(a)～图9(c)分别是线圈1的侧视图。
图9(a)所示的是，以绕线部3的中层为基准面，将引出端部4a、4b置于同一平面上的状态。如图9(a)所示，以绕线部3的中层为基准面时，将引出端部4a、4b分别折弯相同的角度，在引出端部4a与绕线部3之间、及引出端部4b与绕线部3之间形成弯曲部分4c。这样以绕线部3的中层为基准面、将引出端部4a、4b置于同一平面上时，在上述的校形处理工序(步骤S104)中将引出端部4a、4b的长度做得差不多相等。也就是如图8(a)、8(b)所示，La是从线圈1的绕线部3的中心线到引出端部4a的边长，Lb是从线圈1的绕线部3的中心线到引出端部4b的边长，如果La与Lb相等，分别在引出端部4a与绕线部3间及引出端部4b与绕线部3间形成折弯部4c时，引出端部4a的长度与引出端部4b的长度就相等。
图9(b)所示状态是，以绕线部3的最上层为基准面、引出端部4a、4b在同一平面上的状态。即，引出端部4a上下表面的任意一面与引出端部4b上下表面的任意一面在同一平面上。如图9(b)所示，以绕线部3的最上层为基准面时，仅将引出端部的一端4b折弯一定角度，在引出端部4b与绕线部3之间形成弯曲部分4c。另外，以绕线部3的最下层为基准面将引出端部4a、4b置于同一平面上时，如图9(c)所示那样，仅将引出端部的一端4a折弯一定角度，在引出端部4a与绕线部3之间形成弯曲部分4c即可。
如图9(b)所示，当以绕线部3的最上层为基准面将引出端部4a、4b置于同一平面上时，在上述校形处理工序(第S104步)中，应使引出端部4b的长度比引出端部4a的长度长。也就是说，在上述的第S101步～第S104步工序中，要使边长Lb大于边长La。Lb是从线圈1的绕线部3的中心线到引出端部4b的边长，La是从线圈1的绕线部3的中心线到引出端部4a的边长。当以绕线部3的最下层为基准面将引出端部4a、4b置于同一平面上时也是一样道理。
还有，将引出端部4a、4b折弯加工成弯曲部分4c时，可以折弯经过冲压加工的部分，也可以折弯没有经过冲压加工的部分。如上所述，由于引出端部4a、4b在冲压加工前厚度是0.1～1.0mm，而经过冲压加工后厚度变为0.1～0.3mm，因此引出端部4a、4b很容易进行折弯加工。
以上运用图9对本发明的特征性工序折弯加工工序(步骤S105)进行了说明，本工序是将引出端部4a、4b置于同一平面上所必须的工序。即如图6(b)、图8(b)所示，如果在引出端部4a与绕线部3之间、以及在引出端部4b与绕线部3之间均没有形成折弯部分4c，那么就不能使引出端部4a与引出端部4b在同一平面上。
还有，在上述例子中，折弯加工工序(第S105步)是在冲压加工工序(第S103步)以及校形处理工序(第S104步)之后进行的。也可以在折弯加工工序(第S105步)完成以后，进行冲压加工工序(第S103步)和校形处理工序(第S104步)。还可以在冲压加工工序(第S103步)和校形处理工序(步骤S104)之间进行折弯加工工序(第S105步)。
如图9(a)～9(c)所示，所采用的线圈，如果将引出端部4a、4b置于同一平面上，能够获得良好电感性能的同时，还可以减小电感值的离散，具体后有详述。另外不仅限于图9(a)～图9(c)中实线所示的基准面，当然还可以采用图9(c)中虚线所示的那样基准面。这时，可以通过形成折弯部分4c实现Ha与Hb相等。Ha是从所定的基准面到引出端部4a(上下表面中的任一面)的距离，Hb是从所定的基准面到引出端部4b(上下表面中的任一面)的距离。
以上，通过第S101步～第S105步的工序对线圈1的制作方法进行了说明，冲压加工工序(步骤S103)与校形处理工序(步骤S104)可以差不多同时进行。这里所说的“差不多同时”包含两种情况在引出端部4a、4b作为端子部100使用时，向引出端部4a、4b加压，一种是在加压状态下进行校形处理，另一种是加完压后立即进行校形处理。为了差不多同时进行冲压加工工序(步骤S103)和校形处理工序(步骤S104)，例如可以将冲压加工用的冲床周围设成冲穿型模具结构，向引出端部4a、4b加压，在加压状态下或加完压后立即让冲穿型模具落下，将引出端部4a、4b切成所需的形状。
再有，冲压加工工序(步骤S103)、校形处理工序(步骤S104)以及折弯加工工序(步骤S105)可以差不多同时进行。即，从图7所示的线圈1的状态经过一步就可以获得图3所示的线圈1。这时，只要一边向引出端部4a、4b加压，一边折弯引出端部4a、4b的一部分，在引出端部4a与绕线部3之间或引出端部4b与绕线部3之间至少加工成一个弯曲部分4c即可。且在弯曲部分4c形成后立即降下冲穿型模具将引出端部4a、4b切成所需要的形状。还有，本发明不仅适用于下型芯不是预先成形的情况，也适用于下型芯预先成形的情况。
如上所述，线圈1的结构以导体2的引出端部4a、4b作为端子部100使用，因此没有必要设立独立的端子部。即，本实施例中的线圈封装式压粉磁芯没有线圈和端子部之间的接线部分。且由于没有接线部分，不会发生以前所产生的线圈与端子部间的连接不良或线圈及端子部与磁性粉间的绝缘不良。还有本实施例中所涉及的线圈1是由扁平导体2缠绕而成的空心线圈，因此能够以较少的匝数获得大电感，还能进一步推进磁芯的小型化。另外，如果同时进行冲压工序和校形处理工序，由于能够减少线圈1的制作工序数，所以提高了作业效率。而且，在同时进行冲压工序和校形处理工序的情况下，由于不会发生线圈1的移动，与现有技术相比就提高了校形处理时的定位精度，这样也就提高了作为端子部100用的引出端部4a、4b的加工精度。还有就是，线圈1的引出端部4a、4b由于置于同一平面上，电感的离散小、性能高。
接着，关于本实施例中所涉及的线圈封装式压粉磁芯的制作方法，用图10及图11加以说明。
图10所示是本发明线圈封装式压粉磁芯的制作工序流程图。另外这里假设用扁平导体2缠绕而成的线圈1已经事先作好。
首先，根据所需要的磁特性选择强磁性金属粉末和绝缘材料，再分别进行称量(第201步)。还有需要添加架桥剂时，要在第201步中事先对其称量。
称量后，混合强磁性金属粉末和绝缘材料(第202步)。另外如果添加架桥剂，要在第202步中混合强金属粉末、绝缘材料和架桥剂。用捏和机混合，要在室温状态下混合20～60分钟。所得混合物要在100～300℃下干燥20～60分钟(第203步)。接着粉碎干燥的混合物，获得压粉磁芯用的强磁性粉末(第204步)。
接着在第205步中，把润滑剂添加到压粉磁芯用的强磁性粉末中。添加润滑剂后，最好能混合10～40分钟。
添加完润滑剂后，进入成形工序(第206步)。以下，用图11来说明第206步的成形工序。
图11是添加了润滑剂、与强磁性金属粉末混合了的压粉磁芯模具成形示意图。另外，如图11所示，上型5A和下型5B、上冲压部6和下冲压部7要分别设在相对的位置上。
首先，图11(A)所示是将混合粉末20填充到下型5B的模槽内，其中混合粉末20是经过绝缘处理的压粉磁芯用强磁性粉末与润滑剂的混合粉末。接着，如图(B)所示那样，放下下冲压部7，将线圈1插入下型5B内，其中线圈1已经形成引出端部4a、4b，并且引出端部4a、4b作为端子部100使用。另外还可以在将线圈1插入下型5B之前，可将下型5B模槽内填充的混合粉末20进行预先成形。
如图11(B)所示那样将线圈1插入下型5B内，线圈1不会发生倾斜而水平的位于下型5B内。这是因为如图9所示那样，线圈1的引出端部4a、4b在同一平面上，将引出端部4a、4b通过模具导轨5C插入模具内，定位容易。
在图11(B)中，将线圈1插入下型5B后，再如图11(C)所示那样，把上型5A扣在下型5B上、将混合粉末20填充到上型5A内。接着，如该图(D)所示那样同时下降上冲压部6、提升下冲压部7，然后通过加压，就可获得由线圈1和压粉体10构成的成形体(线圈封装式压粉磁芯)。还有加压的条件要控制在100～600Mpa之间。另外为了让线圈1正好在压粉体10的中央，要确定下型5B中混合粉末20的填充量和上型5A中混合粉末20的填充量。
这里，图12是引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈200置于模具中的示意图。就如图12所示那样，引出端部4a、4b不在同一平面上时，即使将引出端部4a或4b通过模具导轨5C插入模具，线圈200也会倾斜着位于下型5B内。由于这样可能会有部分没有填充到混合粉末20，因此要得到高电感就很困难。另外，最后要想把线圈200放在压粉体的中央也会很困难，而且由于为了不损伤线圈200，还要控制好上型5A和下型5B、上冲压部6和下冲压部7，增加操作效率难度。
那么在完成图10及图11所示的第206步成形工序后，就进入热硬化处理工序(第S207步)。
在热硬化处理工序中，把在成形工序(第S206步)中得到的成形体加热到150～300℃并保持15～45分钟。这样可以使成形体中的树脂硬化。
经过热硬化处理后进入防锈处理工序(第S208步)。防锈处理可以采用环氧树脂等向线圈1和压粉体10的成形体上进行喷洒涂布进行。喷洒涂布的膜厚约15μm，完成防锈处理后，要在120～200℃下进行15～45分钟的热处理。
如上所述，在本实施例中所涉及的线圈封装式压粉磁芯中，可把线圈1的一部分作为端子部100使用。可是，作为导体2本来就已经采用了珐琅等物质作为绝缘膜。而根据本发明者等的观察，在第207步热硬化处理工序中，就在这层绝缘膜的下面又形成了铜的氧化膜。而且在防锈处理工序(第S208步)中，又在绝缘膜的上面形成一层喷洒涂布膜。喷砂工序(第S209步)是要除掉在端子部100处所形成的这些膜。
作为除去在线圈1的表面所形成的三层膜的方法，有化学药品腐蚀法。可是，由于去除不同的膜得需要不同的药品，因此要去除三层膜就要进行多次处理。采用化学药品腐蚀法时，需要将化学药品加热，加热时，碱性微粒子或酸性微粒子有可能会黏附在端子部100的涂敷膜和绝缘膜上。这样一黏着，时间长了以后就会在涂敷膜和绝缘膜上产生经时腐蚀，容易导致防锈性能的降低、线圈匝间的短路。为了避免这些危险，可采用依靠工具的机械去除法，但是由于本实施例中所涉及的线圈封装式压粉磁芯的端子部100的厚度还不到5mm(0.1～0.3mm左右)、很薄，不能使用有可能对导体2的铜产生损伤的工具。所以，在本实施例中采用喷砂处理来去除3层膜。
当将端子部100作为表面实装用端子部使用时，在端子部100处要焊上焊锡(第S210步)。之后，将经过冲压加工已经变宽的端子部100根据需要折弯，这样有便于把线圈封装式压粉磁芯安装到线路板上。
通过本实施例中的线圈封装式压粉磁芯，可以获得如下效果。
(1)由于采用的线圈1是由扁平状的导体2缠绕而成，能够以少的匝数获得大的电感。而且能够获得长5～15mm×宽5～15mm×高2～5mm左右的小型(低高度)线圈封装式压粉磁芯。
(2)由于端子部100是由线圈1的引出端部4a、4b构成，不需要线圈1和端子部间的接线，所以可以消除由接线所引发的连接不良、绝缘不良。
(3)由于将引出端部4a、4b置于同一平面上，将线圈1置于模具中时，可轻松实现正确的定位。由此可以均匀的填充混合粉末，获得离散小的电感值。
(4)由于采用线圈1的引出端部4a、4b作为端子部使用，就不用另外准备端子部了。这样就减少了所需零部件种类。
(5)由于不用缠绕框将线圈1封装在压粉体10内，在线圈1和磁芯间没有间隙，能够获得小型化(低高度)的大电感感应器等电子部件。
(6)由于采用了压粉体10，对应大电流的直流叠加性能好，磁特性稳定。
实施例用实施例对本发明线圈封装式压粉磁芯进行详细阐述。
为了确认采用线圈1和线圈200的封装式压粉磁芯的电感值而进行了实验，以此实验作为实施例来加以说明。线圈1是通过折弯加工把引出端部4a、4b置于同一平面上的线圈。线圈200是引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈。还有线圈1和线圈200都是由导体2绕2.5匝后形成的。
通过下述程序制作20个线圈封装式压粉磁芯的样品。
原料有磁性粉末喷雾法制作坡莫合金粉末(45％Ni-Fe)(平均粒子直径25μm)绝缘材料硅酮树脂(SR2414LV)架桥剂有机钛酸盐(日曹株式会社制造的TBT B-4)润滑剂硬脂酸铝(堺化学制造的SA-1000)接着，相对于磁性粉末，加入2.4wt％(重量％)的绝缘材料和0.8wt％(重量％)的架桥剂，室温下在捏和机中加压，保持30分钟进行混合。然后，在空气中150℃下干燥30分钟。向干燥后的磁性粉末中加入0.4wt％的润滑剂，用V形混合器混合15分钟。
接下来，按照图11(A)～(D)的程序进行成形加工，制作20个线圈封装式压粉磁芯的样品。20个线圈封装式压粉磁芯的样品中，10个如图11(B)所示，插入了引出端部4a、4b在同一平面上的线圈1，剩余的10个在图11(B)所示的程序中插入引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈200。还有，在图11(D)中均加压140Mpa。磁芯尺寸是长12.5mm×宽12.5mm×高3.3mm。
20个样品中，No.1～No.10是采用引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈200制成的样品，No.11～No.20是采用引出端部4a、4b在同一平面上的线圈1制成的样品。表1表2分别表示No.1～No.10样品的电感值和No.11～No.20样品的电感值。另外表1表2中的
、[10A]、[20A]表示，测量电感时交流信号(0.05V、100kHz)的直流叠加电流值。
表1
表2
从表1所示可以看到，样品No.1～No.10电感值的离散大，而它所采用的是引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈200。具体仅举一例来说，如在交流条件下(直流叠加电流为0)，No.6样品的电感值是0.726μH，而No.1样品电感值是0.589μH，它们之间的差是0.137μH。
另一面，图2所示的是样品No.11～No.20的电感值，样品No.11～No.20均采用了经过折弯加工将引出端部4a、4b置于同一平面上的线圈1，可以发现电感值的离散小。在交流条件下均获得了0.7μH以上的电感值。另外，在交流条件下No.11～No.20样品的电感平均值达到了0.784μH，而No.1～No.10样品的平均电感值是0.650μH，两者平均值的差达到0.1μH以上。
另外，从表1及表2可以看出，当叠加10A、20A的直流电流时，也和交流时一样呈现出同样的趋势。即，采用了没有经过折弯加工的线圈200的No.1～No.10样品，电感值的离散大，而采用经过折弯加工将引出端部4a、4b置于同一平面上的线圈1的No.11～No.20样品，电感值离散小，直流叠加性能好。
从以上结果可以得出以下结论，采用了引出端部4a、4b在同一平面上的线圈1的线圈封装式压粉磁芯，不仅能获得良好的电感值、好的直流叠加性能，还可以减小电感值的离散。推测这是因为，通过把作为端子部100使用的引出端部4a、4b置于同一平面上，在制作线圈封装式压粉磁芯时，能实现容易放置线圈1的同时，还可实现正确的定位(请参考图11(B))。而采用引出端部4a、4b不在同一平面上的线圈200时，在成形加工时，线圈200会产生倾斜，致使模具内的混合粉末20填充的不均匀，有的地方就有可能没有填充到混合粉末20，这样成形后的尺寸离散或密度离散会变大，就有可能加大电感值离散、降低电感值。
以上是本发明的实施例子及有关实施例的说明，本发明不仅限于上述说明，也包含了在权利要求书中所记载的项目范围内的各种可能的近似变更、变形。这一点应是本行业内的自明之理。
发明的效果如上所述，通过本发明，可以实现线圈封装式压粉磁芯进一步小型化的同时，还可以获得高精度的较大电感。
权利要求
1.一种具有线圈、封装线圈用压粉体的线圈封装式压粉磁芯，其中线圈是由具有相对上下表面的扁平导体按规定间隔缠绕而成的绕线部，及由前述导体绕线部不同位置引出的第一端子部、第二端子部组成、同时线圈由绝缘材料覆盖，压粉体由有绝缘材料涂层的强磁性金属粒子构成，其特征在于，所述第一端子部的上下表面的其中一面与第二端子部的上下表面的其中一面在同一平面上。
2.如权利要求1所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述导体由平角线构成。
3.如权利要求1或2所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述第一端子部、第二端子部的一部分或全部要进行冲压加工。
4.如权利要求1所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述第一端子部、第二端子部与绕线部位的缠绕导体大致平行引出。
5.如权利要求中1所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述第一端子部、第二端子部的至少一个与绕线部之间具有一个具规定角度的弯曲部。
6.如权利要求中1所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，构成压粉体的强磁性金属粒子是Fe-Ni系合金。
7.一种线圈封装式压粉磁芯，由压粉体、封装在压粉体内的绝缘线圈组成，组成压粉体的强磁性金属粒子有绝缘涂层，其特征在于，所述线圈由绝缘的扁平状导体缠绕而成的绕线部、及引出构成所述绕线部的所述导体而形成的一对端子部组成，从规定的基准面到所述一对端子部的距离大致均等。
8.如权利要求7中所述线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述一对端子部的一部分或全部是露在压粉体外面。
9.如权利要求7或8所述的线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述一对端子部是从绕线部向不同方向引出。
10.如权利要求7所述的线圈封装式压粉磁芯，其特征在于，所述一对端子部要比所述线圈的其他部分宽。
11.一种线圈封装在压粉体内的线圈封装式压粉磁芯的制作方法，其特征在于包括如下工序工序a把以构成压粉体的软磁性金属粉末和绝缘剂为主成分的原料粉末投放到模具的型腔中；工序b在已经投入压粉体粉末的模具型腔内放置缠有扁平绝缘导体的线圈；工序c向所述模具型腔内继续投放压粉体粉末，覆盖住上述线圈；工序d封压压密所述压粉体原料粉末。
12.如权利要求11所述线圈封装式压粉磁芯的制作方法，其特征在于，所述软磁性金属粉末是Fe-Ni系合金粉末。
13.如权利要求11或12所述线圈封装式压粉磁芯的制作方法，其特征在于，所述线圈是由具有相对上下面的扁平导体按规定间隔缠绕而成的绕线部，及由前述导体绕线部不同位置引出的第一端子部、第二端子部组成，且所述第一端子部的上下表面的其中一面与第二端子部的上下表面的其中一面在同一平面上，在完成工序d后，又把所述线圈的第一端子部、第二端子部沿着压粉体进行工序e的折弯加工。
14.如权利要求13所述线圈封装式压粉磁芯的制作方法，其特征在于，在封装式压粉磁芯的制作工序b中，线圈的第一端子部、第二端子部的全部或部分是置于模具的型腔外。
15.一种线圈，其特征在于，由具有相对上下面的扁平状导体按规定间隔缠绕而成的绕线部，及由前述导体绕线部不同位置引出的第一端子部、第二端子部组成，且第一端子部的上下表面的其中任意一面与第二端子部的上下表面的其中任意一面在同一平面上。
16.如权利要求15所述线圈，其特征在于，线圈的第一端子部、第二端子部以所述的绕线部为基准从对称的位置引出的。
17.一种线圈的制作方法，其特征在于，其制作要通过工序f与工序g，工序f是绕线圈并留出一对端子，工序g是校形处理工序，即向通过f工序加工后而获得的一对端子部加一定的压力，在加压状态下或加压之后立即进行的校形处理。
18.如权利要求17所述线圈的制作方法，其特征在于，在上述制作工序g中，所述的一对端子部要做成比线圈其他部位宽的矩形体。
19.如权利要求17或18中所述线圈的制作方法，其特征在于，在制作中，所述一个或两个端子的折弯加工在工序g的前后或与工序g大致同时进行，使得所述一对端子部到基准面的距离差不多相等。
全文摘要
一种能获得良好电感性能的线圈封装式压粉磁芯及其制作方法。扁平导体缠绕成的线圈1与有绝缘材料涂层的强磁性金属粒子构成的压粉体构成线圈封装式压粉磁芯。线圈1由绕线部3以及从绕线部引出的4a、4b端构成，绕线部3由具有相对上下表面的扁平导体按规定间隔缠绕而成。引出端4a处上下表面的其中一面与引出端4b处上下表面的其中一面在同一平面上。由于线圈1的两端(引出端4a、4b)在同一平面上，所以线圈封装式压粉磁芯在实现小型化的同时，还可获得良好的电感。
文档编号H01F3/08GK1435854SQ0310196
公开日2003年8月13日 申请日期2003年1月30日 优先权日2002年1月31日
发明者茂吕英治, 铃木常雄 申请人:Tdk株式会社