專利名稱：電感器及其鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電感器及其鐵芯，尤其是涉及一種能讓磁性物質(zhì)均勻分 布、簡化混合制程的電感器及其鐵芯。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，要求電子產(chǎn)品的效能也隨之提升，然而關(guān)鍵的因素往
往決定于其搭配的零組件。例如交換式電源供應(yīng)器(switched power supplier), 隨著切換頻率的增加，然而電感元件的頻率與感值(inductance)呈反比的影響 下，為了有效提升高頻環(huán)境下的效能，改善電感元件中磁性元件的制程，已 經(jīng)成為了重要的關(guān)鍵因素。
請參閱圖l，圖1為現(xiàn)有^f茲性顆粒的剖面示意圖?，F(xiàn)今高頻、電源轉(zhuǎn)換 器所需的電感元件，在制作上會以下面的幾個(gè)方式制作(l)則采用鐵氧體 (ferrite)粉末搭配上高溫?zé)Y(jié)(大于800°C )的方式來制造。(2)則是將磁 性顆粒10加入適當(dāng)比例(少于5 wt。/。)的高分子粘合材料后，再以模造方式施 以適當(dāng)?shù)膲毫εc溫度(小于200。C)來制造。(3)如應(yīng)用在半導(dǎo)體芯片上，則可 以電鍍、濺鍍或者是混合高分子材料涂布的方式來進(jìn)行。然而，利用高溫?zé)?結(jié)的方式制作電感元件的方式，會有與積體電路整合的困難，而不利于后續(xù) 的應(yīng)用，而以磁性顆粒10搭配高分子材料涂布的方式，則必須要考量到磁 性顆粒10與高分子材料的分散程度，故磁性顆粒10必須要通過加入適當(dāng)?shù)?耦合劑(coupling agent)作為前處理，才能夠改善分布不均，但仍無法避免i"茲 性顆粒10的結(jié)塊產(chǎn)生，導(dǎo)致制造完成的電感元件會有粒徑分布不均的問題， 而大于肌膚深度(skin d印th)的粒徑會形成過大的渦流損(eddy current loss),而 相對的過小的粒徑則會形成較大的矯頑石茲力(coercive force),造成電感元件 的局部區(qū)域效能不同，影響整個(gè)電感元件的效能。
有鑒于此，如何提供一種電感器及其鐵芯，能夠控制磁性顆粒10的粒 徑并能夠均勻的分布，達(dá)到整體電感元件的效率，實(shí)為重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電感器及其鐵芯，可以 解決傳統(tǒng)在制造電感時(shí)粒徑因分布不均所產(chǎn)生的磁力損耗，進(jìn)而產(chǎn)品在高頻 使用之下的效能。
為達(dá)到上述的目的，提出一種鐵芯，包括多個(gè)磁性微粒，每磁性微粒包 括一核心與一第一殼層，且每一磁性微粒中第一殼層包覆在核心外，且核心 與第一殼層包括不同材質(zhì)。
為達(dá)到上述的目的，提出一種電感器，包括有一線圈與一鐵芯，鐵芯包 覆在線圈外，鐵芯包括多個(gè)磁性微粒，每一磁性微粒包括一核心與一第一殼 層，且每一磁性微粒中第一殼層包覆在核心外，且核心與第一殼層包括不同 材質(zhì)。
如上述的電感器及其鐵芯，第一殼層與核心包括不同比重的材質(zhì)，且核 心或第一殼層包括一第一磁性材料，第一磁性材料包括一鐵、硅、鈷、鎳、 鋁、鉬、錳、鉻或其他金屬材料。當(dāng)核心為一高分子材質(zhì)，第一殼層包括第
一磁性材料，并且第一殼層以化學(xué)電鍍(chemical plating)方式形成并包覆于 核心，第一殼層的厚度小于第一磁性材料的肌膚深度，且第一殼層為非晶或 微晶的結(jié)構(gòu)，高分子材質(zhì)為一聚氯乙烯或聚亞胺。
再者，鐵芯更具有一第二殼層，第二殼層包覆在第一殼層之外，第二殼 層包括有一第二磁性材料，而第二磁性材料包括一鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉬、 錳、鉻或其他金屬材料，第二殼層以化學(xué)電鍍的方式形成，而第一磁性材料 與第二磁性材料可為不同。當(dāng)核心包括一高分子材質(zhì)，第一殼層包括第一磁 性材料，且第一殼層與第二殼層之間更具有一絕緣層，絕緣層為一氧化物， 而氧化物為一金屬氧化物、二氧化硅或其混合物。
然，當(dāng)核心為包括第一磁性材料時(shí)，第一殼層為一高分子材質(zhì)，此高分
子材質(zhì)為一聚氯乙烯或聚亞胺，如此，包覆在該第一殼層之外的第二殼層包 括一第二磁性材料，第二磁性材料包括鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉬、錳、鉻或
其他金屬材料，第二殼層以化學(xué)電鍍的方式形成，而第一磁性材料與第二磁 性材料為不同。
另外，每磁性微粒的外表面更覆蓋有一外殼，而外殼為一絕緣材料，此 絕緣材料為一環(huán)氧樹脂。而磁性微粒與一樹脂共同形成鐵芯，磁性微粒的形 狀為一圓^i型、類球型或橢圓球型。而此鐵芯可應(yīng)用在一電感器上，例如為一扼流電感。
如上述的電感器，線圈由一圓形線、 一方形線或是一扁形線纏繞多圈而
組成。而此電感可應(yīng)用于 一 交才奐式電源供應(yīng)器(switching power supplier )。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一 較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1為現(xiàn)有; 茲性顆粒的剖面示意圖2A為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種電感器的側(cè)視剖面圖;
圖2B為依據(jù)本發(fā)明的磁性微粒的剖面示意圖3A與圖3B為本發(fā)明的磁性微粒另二種實(shí)施例的示意圖4為本發(fā)明的磁性微粒的再一實(shí)施例。
主要元件符號說明
10:》茲性顆斗立
2:電感元件
20、 30A、 30B、 40:磁性微粒
201、 301a、 301b:核心
202、 302a、 302b:第一殼層 303a、 303b:第二殼層
21:鐵芯 22:線圈 304:絕緣層 405:外殼
具體實(shí)施例方式
請參閱圖2A，圖2A為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種電感器的側(cè)視剖面 圖。本發(fā)明的電感器2，例如為扼流電感，包括一線圈22與一鐵芯21,線 圈22為一圓形線、 一方形線或是一扁形線纏繞多圏所形成，鐵芯21包覆在 線圏22外，且鐵芯21由多個(gè)磁性微?；旌蠘渲餐纬?。
請參閱圖2B，圖2B為依據(jù)本發(fā)明的磁性微粒的剖面示意圖。本發(fā)明的 石茲性微粒20包括核心201與第一殼層202,且第一殼層202包覆在核心201之外，且核心201與第一殼層202為相異且比重不同的材質(zhì)，并且核心201 或第一殼層202為一第一磁性材料。在本實(shí)施例中，可先以高分子材質(zhì)例如 聚氯乙烯或聚亞胺作成核心201，之后再將核心201混入具有第一》茲性材料 的溶液之中，此第一磁性材料可為鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉬、錳、鉻或其他 金屬材料。之后，在適當(dāng)?shù)目刂茣r(shí)間等制程參數(shù)，化學(xué)電鍍的方式在核心201 的外表面鍍上第一殼層202。如此，即形成形狀為圓球型、類球型或橢圓球 型的磁性微粒20。
承上，利用本發(fā)明的磁性微粒20設(shè)計(jì)成核心201與第一殼層202的核 殼結(jié)構(gòu)(nucleus-shell structure),由于核心201的部位采用比重較輕的高分子 材質(zhì)，因此在制作第一殼層202時(shí)，核心201可以均勻的分布在具有第一磁 性材料的溶液中，更能有效的控制第一殼層201的厚度與組成，而不會有因 為混合不均而導(dǎo)致的渦流損，而依此所制造的電感器變異變小，更有利于一 致化的制造。
再者，在高頻環(huán)境運(yùn)作下，第一磁性材料的厚度將是決定電感器2良窳 的重要關(guān)鍵，故用于制作電感器時(shí)，在預(yù)先已知操作頻率與磁性材料的情況 下，在不破壞第一殼層202內(nèi)部結(jié)構(gòu)的條件下，將第一殼層202的厚度適當(dāng) 的控制在小于第一磁性材料的肌膚深度，如此磁性微粒20可完全利用于導(dǎo) 磁，避免因第一殼層202的厚度過厚，而導(dǎo)致渦流損變大的情況。
然，除了控制厚度之外，本發(fā)明更通過制程上的改良，讓第一殼層202 形成非晶(amoiphous)或微晶(microcrystalline)的結(jié)構(gòu)，如此阻值也隨之減少， 更可以進(jìn)一步的降低渦流損。如此，使得本發(fā)明的磁性微粒20在高頻應(yīng)用 環(huán)境下，更具有優(yōu)異的性質(zhì)。
而本發(fā)明的變化態(tài)樣并不限于上，請同時(shí)參閱圖3A與圖3B,其為本發(fā) 明的磁性微粒另二種實(shí)施例的示意圖。磁性微粒30A可視情況，可在第一殼 層302a外再設(shè)置一第二殼層303a,此第二殼層303a同樣以化學(xué)電鍍包覆在 第一殼層302a外，且具有第二磁性材料，而第二磁性材料同樣可為鐵、硅、 鈷、鎳、鋁、鉬、錳、鉻或其他金屬材料所形成，因此第一殼層302a的第 一磁性材料與第二殼層303a的第二磁性材料可為相同，或也可不同，舉例 來說，當(dāng)?shù)谝粴?02可為鐵鎳磷合金(FeNiP),第二殼層203可為鐵鈷合金 (FeCo)。然，為了避免第一殼層302a與第二殼層303a相鄰太近所產(chǎn)生的渦 流損，可較佳地在第一殼層302a與第二殼層303a之間設(shè)置一氧化物作為絕緣層304a，此氧化物可為金屬氧化物、二氧化硅或其混合物，如圖3A所示。 或者，若將核心301b為第一磁性材料而第一殼層302b改為高分子材料時(shí)， 當(dāng)?shù)诙?03b覆蓋在第一殼層302a時(shí)，由于核心301b的第一磁性材料 與第二殼層303b的第二磁性材料已被第一殼層302b所隔絕，則無需在另外 設(shè)絕緣層，可簡化磁性微粒30B的制作流程，如圖3B所示。
承上，當(dāng)磁性微粒變更為多層的殼層結(jié)構(gòu)，只需在多個(gè)磁性材料之間以 絕緣層作區(qū)隔，也可以達(dá)到相似的效果。
另外，如考量到多個(gè)磁性微粒彼此之間的絕緣性，還可以在磁性微粒的 外表面覆蓋絕緣材料。請參閱圖4，圖4為依照本發(fā)明的磁性微粒的再一實(shí) 施例，此絕緣材料可為環(huán)氧樹脂，而包覆的絕緣材料則形成了磁性微粒40 的外殼405。如此，在制造電感器時(shí)，磁性微粒40之間會因絕緣的外殼405 的隔離，不會互相干擾而形成的渦流損，更能提升電感器在高頻應(yīng)用時(shí)的優(yōu) 越性質(zhì)。
然，本發(fā)明的電感器2的鐵芯，除可用圖2B、圖3A、圖3B與圖4中 單一種磁性微粒形成之外，更可混合多種如圖2B至圖3A所示的磁性微粒 而形成鐵芯21,其混合的比例則依照實(shí)際需求來作調(diào)整。如此，更具有其變 化應(yīng)用空間。
綜上所述，采用本發(fā)明的磁性微粒，運(yùn)用在制造電感器2，尤其是扼流 電感時(shí)，由于磁性微粒內(nèi)具有比重較輕的高分子材質(zhì)，在與高分子粘合劑(例 如樹脂)的溶劑混合時(shí)，容易懸浮在溶劑之上，而不會因聚集而形成過大的 顆粒。并且，以化學(xué)電鍍制作的磁性微粒，更能夠精準(zhǔn)將磁性物質(zhì)的比例與 厚度控制在最適當(dāng)?shù)臈l件下，避免渦流損的產(chǎn)生，應(yīng)用在高頻的操作環(huán)境下， 例如交換式電源供應(yīng)器，更能有效發(fā)揮電感器的效能。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范 疇，而對其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1. 一種鐵芯，包括多個(gè)磁性微粒，每該磁性微粒包括核心與第一殼層，且在每該磁性微粒中，該第一殼層包覆在該核心之外，且該核心與該第一殼層包括不同材質(zhì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的鐵芯，其中在每該磁性微粒中，該第一殼層與該 核心包括不同比重的材質(zhì)，且該核心或該第一殼層包括有第一磁性材料，且該第一磁性材料包括鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉬、錳、鉻或其他金屬材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的鐵芯，其中當(dāng)該第一殼層包括該磁性材料時(shí)，該 核心包括高分子材質(zhì)，該高分子材質(zhì)包括聚氯乙烯或聚亞胺，且該第一殼層 以化學(xué)電鍍的方式形成。
4. 如權(quán)利要求3所述的鐵芯，其中該第一殼層的厚度小于該第一磁性材 料的肌膚深度，該第一殼層為非晶或微晶的結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求3所述的鐵芯，其中每該磁性微粒更具有第二殼層，且該 第二殼層包覆在該第一殼層之外，每該第二殼層具有第二磁性材料，且該第 二磁性材料包括鐵、硅、鈷、鎳、鉆、鉬、錳、鉻或其他金屬材料，而該第 二殼層以化學(xué)電鍍的方式形成。
6. 如權(quán)利要求5所述的鐵芯，其中該第一磁性材料與第二磁性材料相同 或不同。
7. 如權(quán)利要求5所述的鐵芯，其中每該第一殼層與該第二殼層之間更具 有絕緣層，該絕緣層為氧化物，且該氧化物包括金屬氧化物、二氧化硅或其 混合物。
8. 如權(quán)利要求2所述的鐵芯，其中當(dāng)該核心包括該磁性材料時(shí)，該第一 殼層包括高分子材質(zhì)，而該高分子材質(zhì)包括聚氯乙烯或聚亞胺。
9. 如權(quán)利要求8所述的鐵芯，其中每該磁性微粒更具有第二殼層，且該 第二殼層包覆在該第一殼層之外，每該第二殼層具有第二磁性材料，且該第 二磁性材料包括鐵、硅、鈷、鎳、鋁、鉬、錳、鉻或其他金屬材料，而該第 二殼層以化學(xué)電鍍的方式形成。
10. 如權(quán)利要求9所述的鐵芯，其中該第 一磁性材料與第二磁性材料相同 或不同。
11. 如權(quán)利要求1所述的鐵芯，其中每該磁性微粒的外表面更覆蓋有外殼，該外殼包括絕緣材料，而該絕緣材料為環(huán)氧樹脂。
12. 如權(quán)利要求1所述的鐵芯，其中該些磁性微粒與樹脂共同形成該鐵 芯，且該些磁性微粒為圓球型、類球型或橢圓球型。
13. 如權(quán)利要求1所述的鐵芯，其中該鐵芯應(yīng)用于電感器，而該電感器為扼流電感。
14. 一種電感器，包括 線圈；以及鐵芯，包覆在該線圈外，且該鐵芯包括多個(gè)磁性微粒，每該磁性微粒包 括核心與第一殼層，且在每該磁性微粒中，該第一殼層包覆在該核心之外， 且該核心與該第 一 殼層包括不同材質(zhì)。
15. 如權(quán)利要求14所述的電感器，其中該線圈包括圓形線、方形線或是 扁形線纏繞多圖。
16. 如權(quán)利要求14所述的電感器，其中該電感器為扼流電感，且應(yīng)用于 交換式電源供應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電感器，其包括一線圈與一鐵芯，鐵芯包覆線圈且鐵芯包括多個(gè)磁性微粒。每一磁性微粒包括一核心與一第一殼層，第一殼層包覆于核心，而核心與第一殼層為互不相同的材質(zhì)，如比重不同。核心或第一殼層包括一磁性材料。
文檔編號H01F1/00GK101419859SQ200710167910
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者張恒中, 李政璋, 袁宗廷, 邢泰剛, 陳煌坤 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司