功率電感及其制造方法
【專利摘要】一種功率電感及其制造方法，該功率電感包括一下部基板、一設(shè)置于下部基板上表面的線圈、以及一包覆線圈的中間層；其中，所述下部基板可為具有磁性之軟磁性磁體或不具有磁性之載體并具有導(dǎo)熱特性，較佳地是選用導(dǎo)熱系數(shù)>0.5W/mk，厚度介于1μm-500μm之間，而具有高導(dǎo)熱性能之基板作為板材，所述線圈為表面具絕緣層之導(dǎo)體線材，所述中間層為具有磁性特性之材料體；制造時，在下部基板的上表面形成基礎(chǔ)導(dǎo)電電極，且設(shè)置與基礎(chǔ)導(dǎo)電電極連接的線圈，然后以磁性材料體包覆線圈，最后進(jìn)行端電極制作，以形成表面黏著組件，藉由使用具較佳散熱特性之基板，可加強(qiáng)整體組件之散熱能力。
【專利說明】功率電感及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)一種功率電感及其制造方法，特別是指生產(chǎn)之功率電感與外電極連接時有更高的電性連接可靠度，且具有加強(qiáng)散熱之功能者。
【背景技術(shù)】
[0002]習(xí)見功率電感，如美國第6，204，744B1號專利案所揭示者，其乃如第圖1A、圖1B、圖1C與圖1D圖所不,線圈10系貼附于一電路板12,其包括一殼體14,從殼體14延伸出第一導(dǎo)線16與第二導(dǎo)線18，并分別與電路板上的焊接點20、22相焊接。該線圈10乃是利用一截面為直角形的直立扁平導(dǎo)線形成一繞線體24，線圈成為螺旋狀，具有多數(shù)圈30，且包括內(nèi)側(cè)端26與一外側(cè)端28，一導(dǎo)線架32即以其兩個末端34、38分別與繞線體24的內(nèi)側(cè)端26及外側(cè)端28焊接成為一體。然后，將已焊有導(dǎo)線16、18的繞線體24置入于鑄模中，并于鑄模中注入磁性粉末材料，該磁性粉末材料壓合干燥后成為塊體，脫模后，將導(dǎo)線架32的部份切斷，即得該美國專利案的電感組件。
[0003]惟，該美國第6，204，744B1號專利案存在以下缺失:
[0004]1.制造該功率電感時，線圈組件系先焊接導(dǎo)線，再將之置入于鑄模中，然后于鑄模中置入磁性粉末及黏結(jié)膠體材料并加壓，如此，若壓力不足，將產(chǎn)生線圈組件與其包覆之磁性材料不易完全密合的問題，壓力若過大，不同材料間之接口將產(chǎn)生裂縫，造成產(chǎn)品長期使用可靠度之問題。
[0005]2.習(xí)見功率電感，為利用磁性材料與黏結(jié)膠體將線圈包覆，當(dāng)其應(yīng)用于高電流環(huán)境下，將造成組件整體溫度容易急遽上升，嚴(yán)重時將導(dǎo)致產(chǎn)品整個燒毀。
[0006]3.習(xí)見功率電感，其線圈與外部電極連結(jié)的方式為點對點連接，當(dāng)其應(yīng)用的設(shè)備存在溫度有劇烈變動或需長時間施加電流時，線圈和外部電極就容易分離，造成電路開路，嚴(yán)重時將導(dǎo)致產(chǎn)品整個燒毀。
[0007]4.生產(chǎn)該功率電感產(chǎn)品時仍需以一顆一顆為單位進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。又其線圈兩端系先分別與一導(dǎo)線架的兩個支腳焊接，再將導(dǎo)線架的聯(lián)機(jī)外框切除，以得線圈接點的方式，亦造成材料的損失，此乃為其維持在高成本的原因。
[0008]有鑒于習(xí)見功率電感有上述缺失，本發(fā)明人乃針對該些缺失研究改進(jìn)之道，經(jīng)長時研究終有本發(fā)明產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明旨在提供一種功率電感及其制造方法，系選用導(dǎo)熱系數(shù)> 0.5ff/mk,厚度介于I μ m-500 μ m之間的高導(dǎo)熱性基板做為組件的下部基板，使所生產(chǎn)的功率電感具有高導(dǎo)熱散熱功能者。
[0010]依本發(fā)明之功率電感及其制造方法，于下部基板的上表面形成一導(dǎo)電電極，再于導(dǎo)電電極之間設(shè)置線圈，然后于線圈上方被覆具有磁性的材料體，最后設(shè)置端電極，成為表面黏著組件，為本發(fā)明之次一目的。[0011]依本發(fā)明之功率電感及其制造方法，其功率電感可一次性大量生產(chǎn)，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率可大為提升，此為本發(fā)明之再一目的。
[0012]依本發(fā)明之功率電感及其制造方法，其電感單元的電極接線端并非以線圈引出線端焊接于一導(dǎo)線架的支腳所形成，可免除制備導(dǎo)線架及焊接線圈引出線端之制程及成本，成本乃得大為降低，此為本發(fā)明之另一目的。
[0013]依本發(fā)明之功率電感及其制造方法，由于其制造過程中無需采用導(dǎo)線架，不但無制備導(dǎo)線架的成本，也不會產(chǎn)生線圈焊接于導(dǎo)線架的支腳后，需再將導(dǎo)線架之外框切除之制程成本與外框材料之成本，此為本發(fā)明之再一目的。
[0014]依本發(fā)明之功率電感及其制造方法，經(jīng)由該制造方法所制得的功率電感，不但能符合目前電子組件輕、薄、短、小之要求，同時線圈與外部電極緊密結(jié)合形成于電感組件之單元本體內(nèi)，不會有習(xí)見電感組件線圈易與接腳分離，造成電子裝置損壞之情形，此為本發(fā)明之更一目的。
[0015]一種功率電感的制造方法，其步驟包括:
[0016]制備一下部基板；
[0017]于上述下部基板上制作包括有隔離的導(dǎo)電電極之基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形；
[0018]于上述下部基板上制作一具有磁性特性之底層材料體；
[0019]將一線圈，設(shè)于上述底層材料體的表面，使線圈位于隔離的兩導(dǎo)電電極之間，并使線圈之兩端各別與隔離的兩導(dǎo)電電極連接固定，隔離的兩導(dǎo)電電極經(jīng)由線圈電性導(dǎo)通；
[0020]將一具有磁性特性之上層材料體制作于上述基板之上，并將線圈完全包覆，以形成一電極外露于兩側(cè)之功率電感主體；
[0021]最后，于功率電感主體兩側(cè)進(jìn)行端電極制作，使成為表面黏著型組件。
[0022]一種功率電感的制造方法，其步驟包括:
[0023]制備一下部基板；
[0024]于上述下部基板上制作一具有磁性特性之底層材料體；
[0025]于上述底層材料體表面放置線圈；
[0026]于上述下部基板上制作包括有隔離的導(dǎo)電電極之基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形，并使隔離的兩導(dǎo)電電極分別與線圈之兩端連結(jié)固定，隔離的兩導(dǎo)電電極經(jīng)由線圈電性導(dǎo)通；
[0027]將一具有磁性特性之上層材料體制作于上述基板之上，并將線圈完全包覆，以形成一電極外露于兩側(cè)之功率電感主體；
[0028]最后，于功率電感主體兩側(cè)進(jìn)行端電極制作，使成為表面黏著型組件。
[0029]從上所述可知，本發(fā)明之功率電感及其制造方法，經(jīng)由該制造方法所制得之功率電感，更容易散熱，并有構(gòu)造更為簡單，制造更為容易，操作時更為安全之功效，而該等功效可以改進(jìn)習(xí)見功率電感之弊，而其并未見諸公開使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1A?圖1D為美國專利第6，204，744B1號案之實施例圖。
[0031]圖2為本發(fā)明之功率電感本體的立體示意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明于功率電感本體兩側(cè)形成端電極之立體示意圖。
[0033]圖4-1?4-8為本發(fā)明制造單顆功率電感的流程示意圖。[0034]圖5-1~5-9為本發(fā)明制造多數(shù)顆功率電感的流程示意圖。
[0035]圖6為本發(fā)明之另一實施例圖。
[0036]10:線圈12:電路板
[0037]14:本體16:第一導(dǎo)線
[0038]18:第二導(dǎo)線20、22:焊接點
[0039]24:繞線體30:多數(shù)圈
[0040]26:內(nèi)側(cè)端28:外側(cè)端
[0041]32:導(dǎo)線架34、38:末端
[0042]100,201,401:下部基板 200:線圈
[0043]300,700:基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形400:被覆層
[0044]500、600:端電極
[0045]202a、202b、402a、402b、402c:導(dǎo)電電極
[0046]203:線圈203a1、203a 2:出線端
[0047]2A、4A:立柱204、404:磁性材料體
[0048]205、405:上部基板206、406:端電極
[0049]403a>403b:線圈單元
[0050]403a!、403a 2,403b!,403b 2:引出線
[0051]2000:粒狀元件 80:底層磁性材料體
【具體實施方式】
[0052]本發(fā)明之功率電感，其本體乃如圖2所示，包括一下部基板100、一設(shè)于下部基板上之基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形300、一設(shè)于下部基板上的線圈200、以及一包覆線圈200之被覆層400 ;其中，該下部基板100系選用導(dǎo)熱系數(shù)>0.5W/mk，厚度介于I μ m-500 μ m之間，而具有高導(dǎo)熱性能之軟磁性板或玻璃纖維基板或?qū)щ姴牧习遄鳛榛澹黄渲?，若使用具有高?dǎo)熱系數(shù)之導(dǎo)電材料基板，則可利用切割或蝕刻之方法使導(dǎo)電基板之兩端點絕緣化。
[0053]該線圈200為表面具絕緣層之線材，該基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形300可為銀(Ag)、錫(Sn)、銅(Cu)等導(dǎo)電材料層，基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形300與線圈200電性聯(lián)結(jié)，該被覆層400則為具有磁性之材料體。
[0054]如圖3所示，電感本體在形成基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形300后，其兩側(cè)端面可形成被覆本體上、下側(cè)端面的端電極500、600，以適合于表面黏著使用。
[0055]本發(fā)明之功率電感，可以單顆粒狀元件制作或以多顆粒狀元件制作，其單顆粒狀元件之制造流程以[實施例一]配合圖式說明，其多顆粒狀元件之制造流程以[實施例二]配合圖式說明，如下:
[0056]實施例一
[0057]包括以下步驟:
[0058]1、選用導(dǎo)熱系數(shù)>0.5ff/mk,厚度介于I μ m-500 μ m之間，而具有高導(dǎo)熱性能之軟磁性板或玻璃纖維基板，做為下部基板201 ;(如圖4-1所示)
[0059]2、于下部基板201的上表面形成由導(dǎo)電電極202a、202b構(gòu)成的基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形300,導(dǎo)電電極202a、202b可為銅、銀、招、錫、鎳或其它導(dǎo)電材料,或其相互之合金相互重迭而成，而基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形的厚度為0.Ιμπι-lmm;(如圖4_2所示)
[0060]3、于下部基板201的上表面設(shè)置線圈203，線圈203之兩端為出線端203&1、203%，其材質(zhì)可為銅線或其它導(dǎo)體，銅線可為表面具絕緣層之漆包線；(如圖4-3所示，需陳明者，步驟2及步驟3的順序可變更)
[0061]4、利用焊接制程或熱熔制程，將線圈203之出線端203a1、203a2與導(dǎo)電電極202a、202b作電性連結(jié)；(如圖4-4所示)
[0062]5、在線圈203中填入一立柱2A(如圖4_5所示)，該立柱2A為棒狀體，其可為磁性材料或非磁性材料，例如鐵及相關(guān)合金或氧化物；該立柱2A可用來調(diào)整功率電感的電氣特性；
[0063]6、使用一磁性材料體204包覆線圈203，該磁性材料體204可為鐵氧磁體或鐵以及其合金粉末等磁性材料；(如圖4-6所示)[0064]7、于磁性材料體204的上表面覆蓋一上部基板205以做為固定層(如圖4_7所示)，上部基板205和下部基板201可為相同材料。上部基板205覆蓋至磁性材料體204后，以溫度約200°C烘烤，使磁性材料體204固化并與上部基板205黏結(jié)，而形成單顆粒狀元件；
[0065]8、單顆粒狀元件完成后，再于其側(cè)面制作端電極206，使成為表面黏著組件。(如圖4-8所示)
[0066]實施例二
[0067]包括以下步驟:
[0068]1、選用導(dǎo)熱系數(shù)>0.5ff/mk,厚度介于I μ m-500 μ m之間，而具有高導(dǎo)熱性能之軟磁性板或玻璃纖維基板，做為下部基板401 ;(如圖5-1所示)
[0069]2、于下部基板401的上表面形成多數(shù)道由多數(shù)導(dǎo)電電極402a、402b、402(r..所構(gòu)成之導(dǎo)電電極圖形700，導(dǎo)電電極402a、402b、402c…可為銅、銀、鋁、錫、鎳或其它導(dǎo)電材料，或其相互之合金相互重迭而成，而導(dǎo)電電極圖形的厚度為0.1 μ m-lmm ;(如圖5_2所示)
[0070]3、在下部基板401的上表面設(shè)置多數(shù)個呈矩陣排列的線圈單元403a、403b...，兩相鄰的線圈單元403a、403b...之間乃為各線圈單元403a、403b之引出線403a1、403a2、4031^4031^.，而相鄰的兩線圈單元之相鄰引出線403^,4031^可為同一。線圈的材質(zhì)可為銅線或其它導(dǎo)體，銅線可為表面具有絕緣層之漆包線；(如圖5-3所示)
[0071]4、利用焊接制程或熱熔制程，將線圈單元403a、403b…之引出線403a1、403a2、4031^403?…與導(dǎo)電電極402a、402b...作電性連結(jié)，使線圈單元403a、403b...各位于兩道分離的導(dǎo)電電極402a、402b...之間；(如圖5_4所示)
[0072]5、在每一線圈單元403a、403b...之中填入一立柱4A(如圖5_5所示)，該立柱4A為棒狀體，其可為磁性材料或非磁性材料，例如鐵及相關(guān)合金或氧化物；該立柱4A可用來調(diào)整功率電感的電氣特性；
[0073]6、使用磁性材料體404包覆各線圈單元403a、403b...，該磁性材料體404可為鐵氧磁體或鐵以及其合金粉末等磁性材料；(如圖5-6所示)
[0074]7、于磁性材料體404的上表面覆蓋一上部基板405以做為固定層(如圖5_7所示)，上部基板405和下部基板401可為相同材料。上部基板405覆蓋至磁性材料體404后，以溫度約200°C烘烤，使磁性材料體404固化并與上部基板405黏結(jié)；
[0075]8、利用切割制程，將烘烤完的基板分割成狀元件2000 ；(如圖5-8所示)
[0076]切割成粒的單顆粒狀元件，再于其側(cè)面制作端電極406，使成為表面黏著組件。(如圖5-9所示)
[0077]上述二實施例之步驟8中，以溫度200°C烘烤僅為實施范例，并非用以限定其烘烤溫度。
[0078]又，本發(fā)明上述實施例一、二所述單顆粒狀元件之制造流程或多顆粒狀元件之制造流程，在實施過程中可視組件需求作如下調(diào)整:
[0079]1、在形成線圈之前，可如圖6所示，先在下部基板201(401)的上表面制作一可調(diào)整組件電氣特性之底層磁性材料體80，該底層磁性材料體80的材料可和磁性材料體相同，為鐵氧磁體或鐵以及其合金粉末等磁性材料。當(dāng)?shù)讓哟判圆牧象w80形成于下部基板201(401)的上表面之后，再將線圈203(403a、403b)形成于該底層磁性材料體80之上，由此得藉由底層磁性材料體80來調(diào)整組件的電氣特性。
[0080]2、上部基板可視組件需求而設(shè)置或不設(shè)置。
[0081 ] 3、立柱可視組件需求而設(shè)置或不設(shè)置。
[0082]4、形成線圈和導(dǎo)電電極圖形的步驟順序可以前后對調(diào)。
[0083]5、線圈與導(dǎo)電電極可為焊接連結(jié)或熱熔連結(jié)。
[0084]6、具有磁性特性之材料體可為鐵氧磁體或鐵或其鐵合金粉末與樹酯混合所制成。
[0085]7、下部基板和上部基板可為單種或多種材質(zhì)相迭合所制成，其表面可為平面或具有數(shù)道凹槽。
[0086]8、具有磁性特性之底層材料體及上層材料體，得以整板灌注、壓鑄、或填入之方法覆蓋導(dǎo)電電極及線圈。
[0087]以上所述者乃是本發(fā)明較佳具體的實施例，若依本發(fā)明之構(gòu)想所作之改變，其產(chǎn)生之功效作用，仍未超出說明書與圖示所涵蓋之精神時，均應(yīng)在本發(fā)明之范圍內(nèi)，合予陳明。
【權(quán)利要求】
1.一種功率電感的制造方法，其特征在于:其步驟包括: 制備一下部基板； 于上述下部基板上制作包括有隔離的導(dǎo)電電極之基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形； 于上述下部基板上制作一具有磁性特性之底層材料體； 將一線圈，設(shè)于上述底層材料體的表面，使線圈位于隔離的兩導(dǎo)電電極之間，并使線圈之兩端各別與隔離的兩導(dǎo)電電極連接固定，隔離的兩導(dǎo)電電極經(jīng)由線圈電性導(dǎo)通； 將一具有磁性特性之上層材料體制作于上述基板之上，并將線圈完全包覆，以形成一電極外露于兩側(cè)之功率電感主體； 最后，于功率電感主體兩側(cè)進(jìn)行端電極制作，使成為表面黏著型組件。
2.—種功率電感的制造方法，其特征在于:其步驟包括: 制備一下部基板； 于上述下部基板上制作一具有磁性特性之底層材料體； 于上述底層材料體表面放置線圈； 于上述下部基板上制作包括有隔離的導(dǎo)電電極之基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形，并使隔離的兩導(dǎo)電電極分別與線圈之兩端連結(jié)固定，隔離的兩導(dǎo)電電極經(jīng)由線圈電性導(dǎo)通； 將一具有磁性特性之上層材料體制作于上述基板之上，并將線圈完全包覆，以形成一電極外露于兩側(cè)之功率電感主體； 最后，于功率電感主體兩側(cè)進(jìn)行端`電極制作，使成為表面黏著型組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中具有磁性特性之底層材料體可為多數(shù)個，每一個底層材料體的表面各設(shè)置一線圈，每一線圈的兩端各與隔離的導(dǎo)電電極連接，以形成多電感單元基板，再利用切割將多電感單元分離，形成電極外露于兩側(cè)之功率電感主體，最后再經(jīng)切割制程切割分離成單粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中具有磁性特性之底層材料體可為多數(shù)個，每一個底層材料體的表面各設(shè)置一線圈，每一線圈的兩端各與隔離的導(dǎo)電電極連接，以形成多電感單元基板，再利用切割將多電感單元分離，形成電極外露于兩側(cè)之功率電感主體，最后再經(jīng)切割制程切割分離成單粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中線圈之中系填入有一可用來調(diào)整功率電感之電氣特性的立柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中線圈之中系填入有一可用來調(diào)整功率電感之電氣特性的立柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中線圈之中系填入有一可用來調(diào)整功率電感之電氣特性的立柱。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中線圈之中系填入有一可用來調(diào)整功率電感之電氣特性的立柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中下部基板系選用導(dǎo)熱系數(shù)大于0.5ff/mk,厚度介于I μ m-500 μ m之間,而具有導(dǎo)熱性能之基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中下部基板可為單種或多種材質(zhì)相迭合所制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中下部基板的表面可為平面或具有數(shù)道凹槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中上層材料體之上表面可覆蓋一上部基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中線圈系選用于銅線或其它導(dǎo)體表面設(shè)絕緣層之漆包線材，線圈之引出線并利用焊接或熱熔方式與基礎(chǔ)導(dǎo)電電極圖形連結(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中具有磁性特性之底層材料體及上層材料體，為鐵氧磁體或鐵或其它鐵合金粉末與樹酯混合所制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中具有磁性特性之底層材料體及上層材料體，系以整板灌注、壓鑄或填入之方法覆蓋導(dǎo)電電極及線圈。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中端電極可為銀/鎳/錫、銅/鎳/錫或銅/錫。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述功率電感的制造方法，其特征在于:其中立柱的材質(zhì)為軟磁性材料。
18.—種功率電感，其特征在于:包括，一下部基板；一組形成于下部基板上并隔離的導(dǎo)電電極；一設(shè)于導(dǎo)電電極間的線圈，線圈兩端設(shè)有引出線分別與隔離的導(dǎo)電電極連結(jié)固定且電性連接；以及，一包覆線圈與導(dǎo)電電極而具有磁性特性之材料體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述功率電感，其特征在于:其中下部基板為選用導(dǎo)熱系數(shù)>0.5ff/mk,厚度介于I μ m-500 μ m之間,而具有導(dǎo)熱性能之基板。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述 功率電感，其特征在于:其中下部基板可為單種或多種材質(zhì)相迭合所制成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述功率電感，其特征在于:其中線圈與導(dǎo)電電極為焊接連結(jié)或熱熔連結(jié)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述功率電感，其特征在于:其中線圈系于銅線表面被覆絕緣層。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述功率電感，其特征在于:其中具有磁性特性之材料體為鐵氧磁體或鐵或其鐵合金粉末與樹酯混合所制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述功率電感，其特征在于:其中在下部基板上方可再設(shè)置一上部基板，該上部基板與具有磁性特性之材料體黏結(jié)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述功率電感，其特征在于:其中線圈的內(nèi)部可設(shè)置一立柱，藉由改變立柱于線圈內(nèi)的位置，可用以調(diào)整功率電感的電氣特性。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述功率電感，其特征在于:其中上部基板和下部散熱基板的材質(zhì)可為相同。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述功率電感，其特征在于:其中下部基板和上部基板的表面可為平面或具有數(shù)道凹槽。
【文檔編號】H01F37/00GK103871724SQ201210551541
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】李瑋志 申請人:佳邦科技股份有限公司