專利名稱：表面安裝片式電感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造片式電感器的方法，特別是涉及一種表面安裝片式電感器的制造方法，這種電感器用于電器設(shè)備等方面。
背景技術(shù)：
片式電感器用于各種電器設(shè)備，如家用電器和電子工業(yè)設(shè)備等。近年來，隨著各種電器設(shè)備的小型化和輕型化，組成電器設(shè)備的電子元器件也在小型化和輕型化。同時隨著數(shù)字通訊的發(fā)展，其使用頻率逐漸擴展到高頻范圍，從而使電磁波設(shè)施的品質(zhì)也跟著降低。為了自動化生產(chǎn)過程的需要，大部分的電子元器件都是表面安裝在印刷線路板上。但是，由于表面安裝的器件需要長方體的外形，所以傳統(tǒng)的圓柱體電感器用于表面安裝時遇到困難。
電感器可分為繞線式和疊層式兩種，每種都有不同的使用范圍和制造方法。
繞線式電感器是在磁性材料的基體上纏繞一個線圈。因此要得到高電感量，就要增加繞線的匝數(shù)，由于在繞線間產(chǎn)生分布電容，隨著繞線匝數(shù)的增加，高頻性能將下降。
另一方面，疊層式電感器也有和繞線式電感器相同的基體，但是，用具有印制成的螺旋狀內(nèi)電極的多層未燒結(jié)的層片替代了繞線圈。對未燒結(jié)的層片進行加壓和燒結(jié)后，并在基體的兩端加上外電極。疊層式電感器是利用表面安裝技術(shù)安裝到線路板上的，用于噪聲抑制或阻抗匹配等方面。它適合于大批量生產(chǎn)，并且在使用銀做內(nèi)電極時具有極好的高頻性能。相反，由于未燒結(jié)的層片的限制，其電感量也受到限制，特別是由于內(nèi)電極寬度的限制，最大允許電流也受到限制。因此，疊層式電感器不適合用于做電力設(shè)備，所以，它主要用于低電壓、小電流范圍。此外，其生產(chǎn)方法很復(fù)雜，并且需要大量的設(shè)備開支。
為了解決上述問題，有人提出這樣一種制造電感器的方法首先在一個圓柱體表面形成一金屬層，然后通過切鑿金屬層來形成線圈結(jié)構(gòu)。但是，由于其圓柱體的形狀，制造出來的電感器進行表面安裝是很困難的。相反，長方體的電感器在進行表面安裝時是很方便的，然而，長方體電感器在使用激光切鑿其表面金屬層時需要花更多的時間，這將增加生產(chǎn)成本。此外，激光截止時的一些變化將影響電感器表面結(jié)構(gòu)的均勻性，從而使其電性能也會下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有良好電性能的表面安裝片式電感器。
為達到上述目的，在圓柱體電感器基體的表面上形成一個螺旋樣式，以便于制造和提高電性能，然后將圓柱體形狀轉(zhuǎn)變成長方體形狀，以便于表面安裝。
更詳細地說，這種制造表面安裝片式電感器的方法包括將熱塑性有機粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末混合后制成圓柱基體，在圓柱體表面上形成線圈形結(jié)構(gòu)，將具有線圈結(jié)構(gòu)的圓柱體放入一個長方體模具中，并且通過在一定溫度下加壓把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。


圖1為作為本發(fā)明電感器基體的圓柱體；圖2A為本發(fā)明的第一個實例，包有金屬層的圓柱體；圖2B為具有螺旋結(jié)構(gòu)的圓柱體；圖3A為本發(fā)明的第二個實例，表面具有金屬螺旋線圈結(jié)構(gòu)的圓柱體；圖3B為本發(fā)明的第二個實例，將金屬浸入柔性材料中的一種方法；圖4為本發(fā)明的第三個實例，制作螺旋線圈結(jié)構(gòu)的一種方法；圖5A為本發(fā)明的第四個實例，制作螺旋線圈結(jié)構(gòu)的一種方法；圖5B為本發(fā)明的第四個實例，在基體外圓周上涂敷導(dǎo)電漿料的一種方法；圖6A至6D所示為將圓柱體基體轉(zhuǎn)變?yōu)殚L方體的流程圖；其中，圖6A為外圓周上有金屬包層的圓柱體；圖6B為圓柱體基體被壓入一個長方體模具中；圖6C為已轉(zhuǎn)變成長方體的基體；圖6D為切割成的單個電感器；圖7A至7C為將圓柱體基體轉(zhuǎn)變成長方體的流程圖；其中，圖7A為圓柱體基體被放入一個長方體模具中；圖7B為已轉(zhuǎn)變成長方體的基體；圖7C為切割成的單個電感器；圖8為本發(fā)明兩端具有外部電極的片式電感器。
具體實施例方式
首先，通過擠壓或沖壓，把鐵氧體或陶瓷粉末與熱塑性有機粘合劑混合制成圓柱體，做為電感器的基體。
基體要被制成圓柱體，并且在基體表面形成線圈結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的第一個實例中，要在圓柱體表面形成一金屬層，然后在金屬層上形成螺旋線圈結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個實例，通過在圓柱體表面纏繞含有導(dǎo)電漿料的線狀柔性材料，形成線圈結(jié)構(gòu)，然后使包含在柔性材料里的導(dǎo)電漿料凝固。
在本發(fā)明的另一個實例中，把具有一定寬度和厚度的絕緣帶在圓柱體表面纏繞成具有一定間隔的螺旋狀，接著在纏繞的絕緣帶之間有間隔地涂敷導(dǎo)電漿料，然后使涂敷的導(dǎo)電漿料凝固，從而形成線圈結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個實例，把不含導(dǎo)電漿料的柔性材料有一定間隔地纏繞在圓柱體的外圓周上，接著將圓柱體浸入盛有導(dǎo)電漿料的容器中，使導(dǎo)電漿料涂敷在圓柱體的外圓周上，然后使涂敷的導(dǎo)電漿料凝固一段時間。
把帶有螺旋結(jié)構(gòu)的圓柱體放入一個長方體的模具中，在一定溫度下施加壓力，從而把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。因此，片式電感器不僅具有良好的電性能，而且很方便于表面安裝。
下面將參照附圖，對本發(fā)明制造表面安裝片式電感器的方法進行詳細描述。
圖1示出一個用作表面安裝片式電感器基體的圓柱體10。圓柱體10的制造可以通過將鐵氧體或陶瓷粉末與熱塑性有機粘合劑混合加熱制成，其圓柱形狀可通過擠壓等方法形成。
當使用鐵氧體制作圓柱體時，最好采用鎳-鋅合金、銅-鋅合金、鎳-銅-鋅合金等，這樣適合于高頻應(yīng)用。
為了使鐵氧體或陶瓷粉末形成并保持一定形狀，通常在對粉末進行燒結(jié)形成固態(tài)之前加入一種有機粘合劑。
本發(fā)明中使用有機粘合劑作用是為了在形成圓柱體10并在其表面上形成螺旋結(jié)構(gòu)之后，將圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。
因此，為了能在一定溫度下(例如，300℃)將圓柱體10很好地轉(zhuǎn)變成長方體，最好使用熱塑性樹脂如PVA(聚乙烯醇)、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等，或者它們的混合物作為有機粘合劑，不過有機粘合劑不僅僅限制于上述物質(zhì)，也可以使用其它材料。
同時，因為添加的有機粘合劑在制造基體的燒結(jié)過程中會消失掉，所以，燒結(jié)后的基體是包含陶瓷或鐵氧體和其它添加劑的固體混合物。
下面描述第一個實例中在陶瓷圓柱體表面上形成螺旋線圈結(jié)構(gòu)的過程。
首先，如圖2A所示，在圓柱體10的表面上覆蓋一金屬層15。可以通過浸漬、電鍍或濺鍍等表面處理方法，使覆蓋的金屬層具有一定的厚度。
在第一個實例中，金屬層15可以用銀形成。不過，在另外一個實例中，也可以使用其它金屬如鋁、金、鉑、鎳、銅、鈀、錫或至少包含其中一種金屬的合金。
接下來，圖2B示出了在具有金屬層15的圓柱體10表面上形成的螺旋結(jié)構(gòu)。通過激光掃描金屬層15，在圓柱體10的表面上形成螺旋槽20。這樣一來，便在圓柱體10的表面上形成了具有一定繞線數(shù)目的線圈結(jié)構(gòu)。在形成線圈結(jié)構(gòu)的過程中，只要能產(chǎn)生很好的螺旋槽，可以使用任何設(shè)備。
在使用激光產(chǎn)生螺旋槽20的過程中，螺旋槽的深度和數(shù)目可以很容易地通過調(diào)整激光的掃描功率、掃描時間和焦距等來決定。例如，槽深可以通過調(diào)整激光的掃描功率和掃描時間來決定，而槽的寬度則可以容易地通過調(diào)整激光的焦距來決定。螺旋槽20可以這樣產(chǎn)生在激光掃描時以一定的速度旋轉(zhuǎn)圓柱體，同時前后移動圓柱體。這樣，槽與槽之間的間隔可以通過圓柱體10水平移動的速度來決定，具有一定繞線數(shù)目的線圈結(jié)構(gòu)也可以通過調(diào)整圓柱體10水平移動的速度來決定。
如果需要，螺旋槽20的深度也可以超過金屬層15的厚度，使槽能達到金屬層15的底部。
下面描述本發(fā)明第二個實例中制造螺旋線圈結(jié)構(gòu)的方法。
如圖3A所示，在圓柱體10的表面上形成螺旋金屬線圈結(jié)構(gòu)。在這種情況下，最好制作一種包含導(dǎo)電漿料的線狀柔性材料做為金屬線圈。這個金屬線圈與電感器的線圈相一致，最好采用銀、鋁、金、鉑、鎳、銅、鈀、錫或至少包含其中一種金屬的合金做為金屬線圈。在本發(fā)明第二個實例制作螺旋線圈結(jié)構(gòu)的方法中，螺旋線圈結(jié)構(gòu)的形成要比本發(fā)明第一個實例中先覆蓋金屬層再形成螺旋結(jié)構(gòu)容易些。
如圖3B所示，線狀柔性材料30通過盛有導(dǎo)電漿料32(如金屬漿料)的容器31。因此，漿料32可以滲入柔性材料30中。為了在燒結(jié)過程中能被燒盡，最好采用易燃材料做為柔性材料。
如圖3A所示，含有金屬的柔性材料30穿過容器后，纏繞在圓柱體10的表面上，形成螺旋狀。更詳細地說，在圓柱體10繞其自身的軸心轉(zhuǎn)動時，同時又以一定的速度沿軸向移動，含有金屬的柔性材料30便纏繞在圓柱體10上。此外，也可以這樣來形成螺旋線圈把圓柱體10固定在某個位置，并使其繞某一軸轉(zhuǎn)動，然后沿軸線方向移動柔性材料30，使其纏繞在圓柱體10上。為了使柔性材料30凝固，需要把帶有螺旋線圈結(jié)構(gòu)的圓柱體10擱置一段時間。
下面描述本發(fā)明第三個實例中制作螺旋線圈結(jié)構(gòu)的方法。
如圖4所示，具有一定厚度和寬度的絕緣帶40纏繞在圓柱體10的外圓周上，形成螺旋狀。外露部分45隔開了纏繞的絕緣帶，導(dǎo)電漿料涂敷在外露部分45。因為導(dǎo)電漿料涂敷在隔開螺旋狀絕緣帶的外露部分上，所以導(dǎo)電漿料涂敷區(qū)也具有螺旋狀。
金屬線圈之間的間隔取決于纏繞在圓柱體外圓周上絕緣帶40的寬度。此外，在圓柱體外圓周上的金屬線圈的寬度則由絕緣帶纏繞過程中的間隔所決定。金屬線圈的厚度可以大致由絕緣帶的厚度決定。在圓柱體的外圓周上形成螺旋狀金屬線圈后，金屬線圈需要一定時間凝固。
下面描述本發(fā)明第四個實例中制作螺旋線圈結(jié)構(gòu)的方法。
如圖5A所示，線狀的柔性材料50以一定間隔纏繞在圓柱體10的外圓周上，并形成螺旋狀。其中，采用尼龍等不能被導(dǎo)電漿料滲入的材料做為柔性材料。接下來，如圖5B所示，為了在圓柱體外圓周上涂敷導(dǎo)電漿料，把纏繞著螺旋狀柔性材料的圓柱體10浸入盛有導(dǎo)電漿料52的容器51并放置一定時間。然后，再使涂敷在圓柱體10上的導(dǎo)電漿料凝固一定時間。因為導(dǎo)電漿料52不能滲入柔性材料，所以涂敷在圓柱體上的導(dǎo)電漿料具有螺旋狀。最好是從圓柱體10上清除掉柔性材料，最好是不要讓導(dǎo)電漿料的涂敷厚度超過柔性材料直徑的1/2。
在本發(fā)明的第二個、第三個或第四個實例中，最好是把形成螺旋線圈的線狀柔性材料和絕緣帶做為易燃材料，同樣把不易燃材料做為非導(dǎo)電材料使用。按上述方法做的帶有螺旋線圈結(jié)構(gòu)的圓柱體須轉(zhuǎn)變成長方體?？梢杂迷S多方法來做，在本發(fā)明提出的最佳實例中，采用的是將圓柱體放入長方體模具中擠壓成型。
圖6A、6B和6C所示為把外圓周上帶有金屬層的圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。首先，如圖6A所示，在帶有螺旋線圈的圓柱體外圓周上形成一外涂層60。通過涂敷熱塑性粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末的混合物來形成外涂層并使其具有一定的厚度。
接著，如圖6B所示，圓柱體被放入長方體模具中，并加熱和擠壓使其轉(zhuǎn)變成長方體形狀。如圖6B所示，模具被分為上部模具61和下部模具62。下部模具62的槽為U形，圓柱體可以從上面放入。圓柱體被放入后，上部模具62與下部模具61可被合在一起。
在本發(fā)明中，由于模具為長方體形狀，所以變形后的基體也為長方體形狀。不過，也可以根據(jù)表面安裝的需要將基體轉(zhuǎn)變成其它形狀。圓柱體在一定溫度下在模具中被加壓，從而轉(zhuǎn)變成模具的形狀。因為圓柱體含有熱塑性粘合劑，所以可以通過加熱和加壓的方法來轉(zhuǎn)變形狀。
在本發(fā)明中，在圓柱體上涂敷完外涂層后，將圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體形狀。也可以先將圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體，然后再在長方體上涂敷外涂層。
如圖6D所示，長方體可以根據(jù)需要的長度被分割成單個的電感器65。它可以被切割成常用的表面安裝尺寸，如1608、2012等。通過調(diào)整切割尺寸，可以像其它疊層式器件一樣使用傳統(tǒng)的芯片安裝器來進行表面安裝。
下面描述另一種把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體的方法。這種方法一樣是把圓柱體放入長方體模具，然后對圓柱體加熱和加壓。不同的是，圓柱體放入模具中時不再涂敷外涂層，而是在模具中的圓柱體周圍填充其它混合物，以使其轉(zhuǎn)變?yōu)殚L方體。圖7A所示為模具中的圓柱體10和填充在其周圍的混合物70。
最好是用構(gòu)成圓柱體的由鐵氧體或陶瓷粉末與有機粘合劑組成的混合物作為混合物70。
圖7B示出了利用上述方法在模具中轉(zhuǎn)變成長方體的基體。如圖7C所示，轉(zhuǎn)變成長方體的基體可以被切割成具有一定長度的單個電感器75。
同時，除了長方體模具外，也可以使用長方體擠壓機對圓柱體進行擠壓，使其具有長方體形狀。
圖8所示的是已經(jīng)燒結(jié)好的兩端具有外部電極的基體。因為長方體在燒結(jié)過程中有機粘合劑會消失掉，所以燒結(jié)后的基體由陶瓷或鐵氧體和其它添加劑構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，傳統(tǒng)的繞線式和疊層式電感器生產(chǎn)過程中的不足可以得到彌補。通過在一個圓柱體的表面形成線圈結(jié)構(gòu)并把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體，電性能降低的問題可以得到解決。此外，本發(fā)明的簡單生產(chǎn)方法也十分有利于大批量生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明的片式電感器可以方便地使用傳統(tǒng)的芯片安裝器進行表面安裝。
權(quán)利要求
1.一種制造表面安裝片式電感器的方法，它包括把熱塑性有機粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末混合后制成一個圓柱基體；在圓柱體的表面上形成線圈結(jié)構(gòu)；并且將具有線圈結(jié)構(gòu)的圓柱體放入一個長方體模具中，在一定溫度下對放入長方體模具中的圓柱體加壓使其轉(zhuǎn)變成長方體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于線圈形成方法包含以下步驟在圓柱體表面形成一金屬層；并且在金屬層上形成螺旋狀線圈結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于金屬層用的材料為銀、鋁、金、鉑、鎳、銅、鈀和錫或至少包含其中之一的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于圓柱體表面上的金屬層的制造采用浸漬、電鍍或濺鍍，以使其具有一定的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于線圈結(jié)構(gòu)是利用激光或機械方法制做的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于線圈形成方法包含以下步驟在圓柱體的表面上纏繞含有導(dǎo)電漿料的線狀柔性材料；并且使柔性材料中所含的導(dǎo)電漿料凝固。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于線狀柔性材料通過盛有導(dǎo)電漿料的容器使柔性材料含有一種金屬成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于線狀柔性材料為易燃材料，并能在隨后的燒結(jié)過程中消失掉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于線圈形成方法包含以下步驟把具有一定寬度和厚度的絕緣帶在圓柱體表面上纏繞成具有一定間隔的螺旋狀；在纏繞的絕緣帶之間涂敷導(dǎo)電漿料；并且使涂敷的導(dǎo)電漿料凝固。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于絕緣帶為易燃材料，并能在隨后的燒結(jié)過程中消失掉。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于線圈形成方法包含以下步驟把不含導(dǎo)電漿料的柔性材料以一定間隔、螺旋狀纏繞在圓柱體的外圓周上；將圓柱體浸入盛有導(dǎo)電漿料的容器中一段時間，使得導(dǎo)電漿料涂敷在圓柱體的外圓周上；并且使涂敷的導(dǎo)電漿料凝固一段時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，它還包括從圓柱體上清除柔性材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于有機粘合劑是一種能在圓柱體燒結(jié)過程中消失的材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于有機粘合劑是PVA、PVB、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺這些材料中的一種或不少于兩種的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于長方體模具的截面為方形。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它還包括在圓柱體表面上形成螺旋線圈結(jié)構(gòu)后，通過涂敷熱塑性有機粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末的混合物，在圓柱體上形成外涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體之后形成外涂層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它還包括在把圓柱體放入長方體的模具中之后，在模具中的圓柱體周圍填充附加的混合物，以使圓柱體變?yōu)殚L方體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于附加的混合物與形成圓柱體的材料相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它還包括切割長方體，使其具有一定長度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，它還包括燒結(jié)轉(zhuǎn)變后的長方體；并且在燒結(jié)后的基體兩端形成外部電極。
22.一種制造表面安裝片式電感器的方法，它包括把熱塑性有機粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末混合后制成圓柱體；在圓柱體的表面上形成線圈結(jié)構(gòu)；并且通過長方體擠壓機把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。
全文摘要
在一種制造表面安裝片式電感器的方法中,把熱塑性有機粘合劑和鐵氧體或陶瓷粉末混合后制成一個圓柱體,在圓柱體的表面上形成螺旋線圈結(jié)構(gòu),將圓柱體放入一個長方體模具中,在一定溫度下對長方體加壓把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體。通過在圓柱體的表面上形成線圈結(jié)構(gòu),電性能降低的問題可以得到解決,而且把圓柱體轉(zhuǎn)變成長方體后非常便于表面安裝。
文檔編號H01F41/04GK1336673SQ01123810
公開日2002年2月20日 申請日期2001年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者安炳俊 申請人:塞拉特赫株式會社