專利名稱：微型高品質繞線型片式電感的制造方法
技術領域：
本實用新型涉及電子元件電感制造領域，具體是指微型高品質繞線型 片式電感的制造方法。
背景技術：
電感器是一種儲能元件，它能把電能轉變?yōu)榇艌瞿埽⒃诖艌鲋袃Υ?能量。電感器的主要參數(shù)電感量，用符號L表示，它的基本單位是亨利
(H)，常用毫亨(mH)、微亨(mH)、納亨(nH)為單位。電感量取決于 線圈的圈數(shù),結構及繞制方法，反映電感線圈存儲磁場能的能力，也反映電感 器通過變化電流時產生感應電動勢的能力。感抗電感線圈對交流電流阻
礙作用的大小。品質因素表示線圈質量的一個物理量，為感抗與其等效
的電阻的比值。
隨著科技的進步和社會的發(fā)展，電子設備日益小型化、輕量化、高性 能化，推動了表面組裝技術的發(fā)展，片式電子元器件也迅速發(fā)展起來。 片式電感器亦稱表面貼裝電感器，它與其它片式元器件如片式電容、
片式電阻等一樣，是適用于表面貼裝技術(SMT)的新一代無引線或短引 線微型電子元件，其引出端和焊接面在同一平面上。
片式電感器從制造工藝來分，主要有兩種類型，即繞線型和疊層型， 繞線型是傳統(tǒng)繞線電感器小型化的產物；疊層型則采用多層印刷技術和疊 層生產工藝制作，體積比繞線型片式電感器還要小。
1) 繞線型
它的特點是電感量范圍廣(mH H)，電感量精度高，損耗小(即Q 大)，容許電流大、制作工藝繼承性強、簡單、成本低等，但不足之處是在 進一步小型化方面受到限制。陶瓷為芯的繞線型片電感器在這樣高的頻率 能夠保持穩(wěn)定的電感量和相當高的Q值，因而在高頻回路中占據(jù)一席之地。
2) 疊層型
疊層型片式電感器的建廠投資較大，生產工藝非常復雜，需要采用高 端的設備，某些設備例如燒結爐、切割機等需要進口，國內無法滿足要求。 某些材料也需要進口，例如印刷用的銀槳和端電極用的銀漿，也需要進口。 對于工人需要中技以上學歷，并且具有熟練的操作水平，技術人員需要本科以上技術水平，生產工序總共有大小三十多道，比較大的生產工序如下 烘料_一配料—_制漿—流延—_絲網印刷—干燥—層壓-—切割—排膠—燒
成一_倒角—封端—燒銀—電鍍—測試分選---包裝。
上述生產工序中關鍵工序為1)制漿一將各種材料嚴格按設定的配方 配料，經過球磨機分散至合適的細度和粘度，經過濾成為漿料；2)流延--
將槳料置于流延機中干燥成為厚度和外觀質量合格的膜片。3)絲網印刷--
其作用是制作內電極線圈，內電極線圈的連接狀況、寬度、厚度、均勻性
直接影響成品的直流電阻、Q值、可靠性；4)排膠一將生壞中的樹脂通過 加熱形式排出，需要設定合適的排膠曲線，排膠太快產品容易開裂；5)燒 成--通過燒結使坯體成為致密、晶粒均勻的瓷體；6)電鍍一三層電鍍工藝 使片式電感適合于表面安裝，達到要求的可焊性和耐焊性。
由于疊層型片式電感器生產工序多且復雜，產品生產過程任何工序出 現(xiàn)問題都將影響合格率和命中率。因此，雖然疊層型片式電感器具有良好 的磁屏蔽性、燒結密度高、機械強度好；尺寸小，有利于電路的小型化， 磁路封閉，不會干擾周圍的元器件，也不會受臨近元器件的干擾，有利于 元器件的高密度安裝； 一體化結構，可靠性高；耐熱性、可焊性好；形狀 規(guī)整，適合于自動化表面安裝生產。但是其缺點也是致命的，即合格率 低、成本高、電感量較小、Q值低，這些缺點妨礙了疊層型片式電感器的 發(fā)展。
綜上所述，繞線型片式電感器電感量大，精度高，Q值大，容許電流 大、制作工藝簡單、成本低等，但不足之處是無法小型化。而疊層型片式 電感器則恰好相反，適合制作小型化產品，但工藝復雜、成本高、電感量 低、精度低、Q值低?，F(xiàn)代社會的發(fā)展，片式元件需要高精度、低成本、 小型化，這是無可避免的，這就需要將繞線型和疊層型兩種生產工藝取長 補短，生產出社會所需要的產品。
根據(jù)本申請人在片式電感制造行業(yè)多年積累的經驗和教訓，想花大力
氣將疊層型片式電感器的精度和Q值提高、成本降低，以期達到繞線型片 式電感器的水平，是不可能實現(xiàn)的，理由很簡單，就是影響疊層型片式電 感器質量的因素確實太多了，三十多道工藝， 一般情況下，從投料至生產 出合格產品，需要三十多天時間。而繞線型片式電感器，在外購磁芯的條 件下，只要不到60分鐘就可以出合格產品。
因此，必須將繞線型片式電感器微型化，才能滿足社會所需；這正是本申請人花費多年心血進行潛心研發(fā)的目的所在。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術繞線型片式電感存在的無法微型化問題，本發(fā)明提 出了一種微型高品質繞線型片式電感及其制造方法。 本發(fā)明使用的技術方案如下
一種微型高品質繞線型片式電感的制造方法，包括以下步驟
1) 制作具有凹形面的磁芯，并在磁芯凹形面的兩端加封端電極；
2) 將漆包銅線的一端焊接在磁芯端電極上，轉動磁芯，將漆包銅線 環(huán)繞在凹形面中；
3) 漆包銅線環(huán)繞完畢，將漆包銅線置于另一個端電極之上，進行焊 接，在焊接剛剛完成時拉斷漆包銅線；
4) 在設有凹槽的膠帶上，將UV樹脂粘合劑注入凹槽，把已經環(huán)繞 漆包銅線的磁芯凹形面的背面浸入凹槽中，UV樹脂粘合劑將磁芯凹形面的 背面，以及與背面相連的四個側面的部分面積濕潤并包覆。
5) 將載有已經環(huán)繞漆包銅線和包覆UV樹脂粘合劑的磁芯的膠帶， 通過隧道式UV烘箱固化。
6) 將固化完成后的膠帶中本發(fā)明產品，即微型高品質繞線型片式電 感，從膠帶凹槽的背面壓出，進入承料盤。
7) 將本發(fā)明制造的產品進行測試分級、編帶包裝。 所述磁芯所用材料陶瓷或者鐵氧體；所述端電極為銅電極或者銀電極； 所述將漆包銅線的一端焊接在磁芯端電極上的焊接頭采用高頻加熱，
快速、高效。
所述轉動磁芯，將漆包銅線環(huán)繞在磁芯凹形面中，所用的繞線電機為 伺服電機；控制漆包銅線拉力穩(wěn)定的儲線環(huán)由儲線步進電機帶動，儲線環(huán) 還配套有由角度傳感器控制的緊線環(huán)；所述漆包銅線環(huán)繞在磁芯凹形面時 的位移量由漆包銅線左右移動電機控制，此電機為伺服電機。
UV樹脂粘合劑注入凹槽的數(shù)量采用高頻高速氣閥，以及UV膠筒和針 筒階梯結構結合的方式控制。
所述微型高品質繞線型片式電感的外形為長方體，規(guī)格為0402、 0603、 0805、 1206、 1812中的一種。
隧道式UV烘箱固化溫度為60-9(TC，時間5-50秒，優(yōu)選為65°C，時 間10秒。本申請人在傳統(tǒng)繞線型片式電感器生產工藝的基礎上，采用現(xiàn)代技術 裝備如光、機、電一體化設備，使用自動化高精度的機械操作，取代人工 作業(yè)，制作微型化繞線型片式電感器，其尺寸甚至可以小于疊層型片式電
感器尺寸，例如可以達到0402規(guī)格。
本申請人在不久之前研發(fā)成功并且已經應用于生產的繞線、塑封、編 帶測試三種系列全自動設備，可以制造出微型化的繞線型片式電感器，并 且保持其優(yōu)良的電性能和高可靠性，這三種系列全自動設備和所生產的產 品已經開始推向市場，受到各界好評。這三種系列全自動設備已經申請實
用新型專利保護，分別為
1) 片式電感繞線焊接機，本機能對繞線型片式電感器進行自動焊接和
繞線；主要采用雙CPU系統(tǒng)控制三個伺服電機和三個步進電機的動作，三 個伺服電機分別控制磁芯繞線轉動圈數(shù)、焊接頭上下移動距離和壓力、漆 包銅線繞線時的移動速度；三個步進電機分別控制儲線環(huán)的供線長度及拉 力、焊接頭左右移動距離、漆包銅線前后移動距離；還使用裝有角度傳感 器的緊線環(huán)協(xié)助儲線環(huán)控制漆包銅線拉力。
2) 片式繞線電感全自動高速塑封機，本機能對繞線型片式電感器進行 自動塑封和固化。
3) 片式繞線電感測試編帶機，本機能對繞線型片式電感器進行自動測 試和分級、自動編帶。
本發(fā)明的有益效果是
1) 本發(fā)明的微型高品質繞線型片式電感外形為長方體，中部設有環(huán)繞 漆包金屬線的凹形面，兩邊為端電極，使漆包金屬線的環(huán)繞更加緊湊、環(huán) 繞圈數(shù)準確易控，配合自動化的塑封，可以制成0603、 0402等微型化的高 品質繞線型片式電感。
2) 采用本發(fā)明的方法，配合使用本申請人不久之前申請的三種專利設 備，尤其是使用片式電感繞線焊接機，進行自動焊接和繞線，制作繞線型 片式電感器；可確保微型高品質繞線型片式電感的電性能和可靠性達到要 求，而且成本低廉，生產效率高，合格率和命中率也高。


圖1為疊層型片式電感器的外觀示意圖2為本發(fā)明方法制造的微型高品質繞線型片式電感外觀示意圖3為本發(fā)明方法制造的磁芯為啞鈴形狀的微型高品質繞線型片式電感外觀示意圖4為片式電感繞線焊接機示意圖5為圖4中B-B面局部示意圖6為圖4中A-A面局部示意圖7為疊層型和繞線型片式電感器性能對比；
圖8為本發(fā)明方法制造的產品與現(xiàn)有技術繞線型片式電感器性能對比。 圖中l(wèi)一機架，2—繞線電機，3—左皮帶輪，4一焊頭左右移動電機，5— 儲線步進電機，6—儲線環(huán),7—焊頭上下移動電機，8—漆包銅線，9--焊接 頭，10~片式繞線電感，U—右皮帶輪，12—氣缸，13—過渡皮帶輪，14一 右頂桿，15—振盤，16—左頂桿，17--漆包銅線前后移動電機，18--漆包 銅線左右移動電機，19一引線筒，20—角度傳感器，21—緊線環(huán)，22—儲 線筒,23—控制系統(tǒng)，31—瓷體，32—端電極，34—磁芯，35--樹脂粘合劑。
具體實施例方式
圖1為現(xiàn)有技術疊層型片式電感器的外觀示意圖，在瓷體31內部設有 螺旋形內電極，內電極的兩個端頭分別連接兩個端電極32;圖2為本發(fā)明 的微型高品質繞線型片式電感外觀示意圖；圖中可見，本發(fā)明一種微型高 品質繞線型片式電感，包括中部設有凹形面的呈長方體形狀磁芯34、環(huán)繞 在磁芯凹形面中的漆包銅線8、磁芯34兩端設置的端電極32;漆包銅線8 的兩個引出端分別與兩個端電極32連接。
圖3為本發(fā)明的磁芯為啞鈴形狀的微型高品質繞線型片式電感外觀示 意圖；磁芯34制成啞鈴形狀，適宜制造更小尺寸如0603以下的產品。
磁芯34所用材料為陶瓷或者鐵氧體，所述端電極32為銅電極。
本發(fā)明微型高品質繞線型片式電感的外形為長方體，規(guī)格為0201、 0402、 0603、 0805、 1206、 1812中的一種;常用規(guī)格為0603、 0805、 1206。
本發(fā)明微型高品質繞線型片式電感凹形面的背面，以及與背面相連的 四個側面的部分面積，采用樹脂粘合劑35進行塑封，通常釆用UV丙烯酸 樹脂粘合劑或者UV環(huán)氧樹脂粘合劑。
本發(fā)明微型高品質繞線型片式電感的制造方法，包括以下步驟
1) 制作具有凹形面的陶瓷或者鐵氧體磁芯34,并在磁芯凹形面的 兩端加封銅端電極32;
2) 將漆包銅線8的一端焊接在磁芯端電極32上，轉動磁芯34，將 漆包銅線8環(huán)繞在凹形面中；3) 漆包銅線8環(huán)繞完畢，將漆包銅線置于另一個端電極之上，進行 焊接，在焊接剛剛完成時拉斷漆包銅線；
4) 在設有凹槽的膠帶上，將UV樹脂粘合劑注入凹槽，把已經環(huán)繞 漆包銅線的磁芯34凹形面的背面浸入凹槽中，UV樹脂粘合劑將磁芯凹形 面的背面，以及與背面相連的四個側面的部分面積濕潤并包覆。
5) 將載有已經環(huán)繞漆包銅線8和包覆UV樹脂粘合劑的磁芯34的膠 帶，通過隧道式UV烘箱固化。
6) 將固化完成后的膠帶中本發(fā)明產品，即微型高品質繞線型片式電 感，從膠帶凹槽的背面壓出，進入承料盤。
7) 將本發(fā)明產品進行測試分級、編帶包裝。
上述第2)和第3)步，使用本申請人不久之前申請的專利設備一片式 電感繞線焊接機，如圖4、圖5、圖6所示，全自動完成制作，此片式電感 繞線焊接機的焊接頭采用高頻加熱，快速、高效；
帶動磁芯34轉動，將漆包銅線8環(huán)繞在磁芯凹形面中，所用的繞線電 機為伺服電機2;控制漆包銅線拉力穩(wěn)定的儲線環(huán)由儲線步進電機5帶動， 儲線環(huán)6還配套有由角度傳感器20控制的緊線環(huán)21;所述漆包銅線8環(huán) 繞在磁芯凹形面時的位移量由漆包銅線左右移動電機18控制，此電機為伺 服電機。
對本發(fā)明產品進行塑封固化的使用第二臺專利設備一片式繞線電感全 自動高速塑封機，采用高頻高速氣閥，以及UV膠筒和針筒階梯結構結合的 方式控制UV樹脂粘合劑注入凹槽的數(shù)量;其隧道式UV烘箱固化溫度為125 °C，時間1分鐘。
對本發(fā)明產品進行測試分級、編帶包裝，使用第三臺專利設備--片式 繞線電感測試編帶機，對本發(fā)明產品進行自動測試和分級、自動編帶，速 度可以達到130只/分鐘。
下面重點介紹片式電感繞線焊接機的工作流程
1) 開機，氣缸12松開，右頂桿14向右回縮，振盤15的頂桿頂起一 只片式繞線電感磁芯34，使之處于左頂桿16和右頂桿14之間，右頂桿14 向左伸出，左頂桿16和右頂桿14夾住一只片式繞線電感磁芯34，頂桿下 降。
2) 漆包銅線前后移動電機17控制漆包銅線8向前移動，使漆包銅線 8線端準確地置于片式繞線電感磁芯34的左端電極32之上，焊頭上下移動電機7下降，焊接頭9準確無誤地將漆包銅線8焊接于片式繞線電感磁芯 34的左端電極32上。
3) 焊頭上下移動電機7上升并在焊頭左右移動電機4的推動下向右移 動，伺服電機2轉動一定圈數(shù)，將漆包銅線8從左到右環(huán)繞在片式繞線電 感磁芯34左右端電極之間的位置；與此同時，漆包銅線左右移動電機18 推動引線筒19和漆包銅線8向右移動，精確控制線距一致。
4) 繞線完畢，漆包銅線左右移動電機18控制漆包銅線8置于片式繞 線電感磁芯34的右端電極32之上。焊頭上下移動電機7下降，焊接頭9 準確無誤地將漆包銅線8焊接于片式繞線電感磁芯34的右端電極32之上。
5) 漆包銅線左右移動電機18向右移動少許，與此同時，漆包銅線前 后移動電機17向后移動少許；將漆包銅線8與右頂桿14成四十五度角輕 輕拉斷；焊頭上下移動電機7上升。
6) 氣缸12松開，右頂桿14向右回縮， 一只繞好漆包銅線的片式繞線 電感10滑進承料盤中，產品繞線完畢。漆包銅線8和焊接頭9由右向左移 動至原始位置，進入下一只產品制作循環(huán)。
圖7為疊層型和繞線型片式電感器性能對比，圖中可見，繞線型片式 電感器的各項電性能指標均比疊層型片式電感器優(yōu)越得多。
圖8為本發(fā)明與現(xiàn)有技術繞線型片式電感器性能對比，本發(fā)明產品的 Q值比現(xiàn)有技術繞線型片式電感器的高出很多，其它參數(shù)也達到或者超出 現(xiàn)有技術繞線型片式電感器的水平。
權利要求
1、一種微型高品質繞線型片式電感的制造方法，其特征在于包括以下步驟1)制作具有凹形面的磁芯(34)，并在磁芯凹形面的兩端加封端電極(32)；2)將漆包銅線(8)的一端焊接在磁芯端電極(32)上，轉動磁芯，將漆包銅線環(huán)繞在凹形面中；3)漆包銅線(8)環(huán)繞完畢，將漆包銅線置于另一個端電極(32)之上，進行焊接，在焊接剛剛完成時拉斷漆包銅線；4)在設有凹槽的膠帶上，將UV樹脂粘合劑注入凹槽，把已經環(huán)繞漆包銅線的磁芯凹形面的背面浸入凹槽中，UV樹脂粘合劑將磁芯凹形面的背面，以及與背面相連的四個側面的部分面積濕潤并包覆。5)將載有已經環(huán)繞漆包銅線和包覆UV樹脂粘合劑的磁芯的膠帶，通過隧道式UV烘箱固化。6)將固化完成后的膠帶中本發(fā)明產品，即微型高品質繞線型片式電感，從膠帶凹槽的背面壓出，進入承料盤。7)將本發(fā)明制造的產品進行測試分級、編帶包裝。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方 法，其特征在于所述磁芯(34)所用材料為陶瓷或者鐵氧體；所述端電極 (32)為銅電極或者銀電極；
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方法，其特征在于所述將漆包銅線的一端焊接在磁芯端電極上的焊接頭(9)采用高頻加熱。
4、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方法，其特征在于所述轉動磁芯，將漆包銅線(8)環(huán)繞在磁芯凹形面中， 所用的繞線電機(2)為伺服電機；控制漆包銅線拉力穩(wěn)定的儲線環(huán)由儲線 步進電機(5)帶動，儲線環(huán)還配套有由角度傳感器控制的緊線環(huán)；所述漆包銅線環(huán)繞在磁芯凹形面時的位移量由漆包銅線左右移動電機控制(18)。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方法，其特征在于UV樹脂粘合劑注入凹槽的數(shù)量采用高頻高速氣閥，以及uv膠筒和針筒階梯結構結合的方式控制。
6、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方 法，其特征在于所述隧道式UV烘箱固化溫度為60-9(TC，時間5-50秒。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種微型高品質繞線型片式電感的制造方 法，其特征在于所述微型高品質繞線型片式電感的規(guī)格為0402、 0603、 0805、 1206、 1812中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子元件制造領域的微型高品質繞線型片式電感器的制造方法，包括1)制作具有凹形面和端電極的磁芯；2)將漆包銅線的一端焊接在端電極上，轉動磁芯，將漆包銅線環(huán)繞在凹形面中；3)將漆包銅線另一個端焊接在另一端電極上并拉斷漆包銅線；4)使用UV樹脂粘合劑對磁芯進行塑封并固化；5)測試分級、編帶包裝；本發(fā)明的制造方法可以制成0805、0603、0402等微型化的高品質繞線型片式電感，且成本低廉，生產效率高，合格率和命中率也高。
文檔編號H01F17/04GK101615481SQ20091003947
公開日2009年12月30日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權日2009年5月15日
發(fā)明者馮幸泉, 吳忻生, 梁耀國, 江玉娟, 謝廣裕 申請人:梁耀國;吳忻生