電感器及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關于一種電感器及其制作方法，該電感器包括一磁性體以及一導線。磁性體包括一第一磁性粉末與一第二磁性粉末，其中第一磁性粉末的維氏硬度大于第二磁性粉末的維氏硬度，且第一磁性粉末的平均粒徑大于第二磁性粉末的平均粒徑，第一磁性粉末與第二磁性粉末相混合。
【專利說明】
電感器及其制作方法
[00011 本發(fā)明是申請日為2009年05月27日，申請?zhí)枮?00910143076.9，發(fā)明名稱為"電感 器及其制作方"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及一種磁性元件及其制作方法，特別是涉及一種電感器及其制作方法。
【背景技術】
[0003] 電感器的功用在于穩(wěn)定電路中的電流并達到濾除雜訊的效果，作用與電容器類 似，同樣是以儲存、釋放電路中的電能來調節(jié)電流的穩(wěn)定性，而且相較于電容是以電場（電 荷）的形式來儲存電能，電感器則是以磁場的形式來達成。電感器在應用上，會有導線的能 量損失以及磁蕊的能量損失(一般稱為磁損，core loss)。
[0004] 現(xiàn)有習知技術中的一種電感器的導線是內埋于磁性體中，且形成此種電感器的方 法是先將導線置于模具中，并將具有黏著劑的粒徑大小相當的鐵粉填充于模具中，以包覆 導線，然后，再利用壓力成型將鐵粉壓合成磁性體，之后，加熱黏著劑，以使其固化。由于以 鐵粉作為磁性體的電感器在IOKHz以上的高頻時，導磁率會劇降。因此，現(xiàn)有習知的電感器 無法作為高頻的應用。
[0005] 由此可見，上述現(xiàn)有的電感器及其制作方法在產品結構、制作方法與使用上，顯然 仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費 盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般產品及方法 又沒有適切的結構及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如 何能創(chuàng)設一種新的電感器及其制作方法，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極 需改進的目標。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的電感器存在的缺陷，而提供一種新的電感器，所要 解決的技術問題是使其磁性體含有不同硬度及不同平均粒徑的多種磁性粉末，以提升電感 器的導磁率，非常適于實用。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的電感器的制造方法存在的缺陷，而提供一種 新的電感器的制造方法，所要解決的技術問題是使其采用不同硬度及不同平均粒徑的多種 磁性粉末來形成磁性體，以提升電感器的導磁率，從而更加適于實用。
[0008] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據本發(fā)明提出 的一種電感器包括一磁性體以及一導線。磁性體包括一第一磁性粉末與一第二磁性粉末， 其中第一磁性粉末的維氏硬度(Vicker ' s Hardness)大于第二磁性粉末的維氏硬度，且第 一磁性粉末的平均粒徑大于第二磁性粉末的平均粒徑，第一磁性粉末與第二磁性粉末相混 合。
[0009] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的維氏硬度大于或等于150,且第二磁性粉 末的維氏硬度小于或等于100。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的維氏硬度大于或等于250,且第二磁性粉 末的維氏硬度小于或等于80。
[0012] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的平均粒徑實質上為10微米至40微米。
[0013] 在本發(fā)明的一實施例中，第二磁性粉末的平均粒徑小于或等于10微米。
[0014] 在本發(fā)明的一實施例中，第二磁性粉末的平均粒徑實質上為小于或等于4微米。
[0015] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的平均粒徑與第二磁性粉末的平均粒徑的 比值大于2。
[0016] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的平均粒徑與第二磁性粉末的平均粒徑的 比值為2.5至10。
[0017] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的材質包括金屬合金。
[0018] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的材質包括鐵鉻硅合金、鐵鎳合金、非晶質 合金、鐵硅合金或鐵鋁硅合金。
[0019] 在本發(fā)明的一實施例中，第二磁性粉末的材質包括鐵或鐵合金。
[0020] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的材質包括非晶質合金，且第二磁性粉末 的材質包括鐵。
[0021] 在本發(fā)明的一實施例中，第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為 0.25 至4。
[0022] 在本發(fā)明的一實施例中，當第一磁性粉末的材質包括非晶質合金，且第二磁性粉 末的材質包括鐵時，第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為〇. 67至1.5。
[0023] 在本發(fā)明的一實施例中，當第一磁性粉末的材質包括鐵鉻硅合金，且第二磁性粉 末的材質包括鐵時，第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為1.5至4。
[0024] 在本發(fā)明的一實施例中，電感器更包括一黏著劑，其接合第一磁性粉末與第二磁 性粉末，黏著劑的含量為磁性體的總重量的2重量百分比(wt% )~3wt%。
[0025] 在本發(fā)明的一實施例中，黏著劑的材質為熱固性樹脂。
[0026] 在本發(fā)明的一實施例中，導線具有一內埋于磁性體中的內埋部或具有一纏繞于磁 性體上的繞線部。
[0027] 在本發(fā)明的一實施例中，磁性體利用一成型工藝（即制程，本文均稱為工藝）而形 成，成型工藝的成型壓力為6噸每平方厘米至11噸每平方厘米。
[0028]在本發(fā)明的一實施例中，磁性體施以一加熱工藝，加熱工藝的溫度為300°C以下。
[0029] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)。依據本發(fā)明提出的 一種電感器的制造方法如下所述。首先，提供一導線。接著，提供一混合物，混合物包括一第 一磁性粉末、一第二磁性粉末與一黏著劑，其中第一磁性粉末的維氏硬度大于第二磁性粉 末的維氏硬度，且第一磁性粉末的平均粒徑大于第二磁性粉末的平均粒徑。黏著劑與該第 一磁性粉末及該第二磁性粉粉末相混合。然后，對混合物進行一成型工藝，以形成一磁性 體。之后，固化黏著劑。
[0030] 本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0031 ]在本發(fā)明的一實施例中，以一加熱的方式固化黏著劑，加熱的溫度為300°C以下。
[0032] 在本發(fā)明的一實施例中，在成型工藝中，施加一成型壓力于混合物，成型壓力為6 噸每平方厘米至11噸每平方厘米。
[0033] 在本發(fā)明的一實施例中，對混合物進行成型工藝中，磁性體包覆導線的一內埋部。
[0034] 在本發(fā)明的一實施例中，于固化黏著劑之后，使導線的一繞線部纏繞于磁性體上。
[0035] 借由上述技術方案，本發(fā)明電感器及其制作方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果： 本發(fā)明是采用平均粒徑不同的磁性粉末來形成磁性體，因此，在成型工藝中，平均粒徑小的 磁性粉末會填補于平均粒徑大的磁性粉末間的空隙中，而使得壓縮密度增加，進而提升電 感器的導磁率。此外，本發(fā)明是采用硬度不同的磁性粉末來形成磁性體，故磁性粉末在成型 工藝中所產生的應變大幅降低，進而可降低本發(fā)明的電感器的磁損。此外，本發(fā)明可避免對 電感器進行高溫熱處理來消除磁性粉末的應變而可防止導線因無法承受高溫而氧化的問 題。
[0036] 綜上所述，本發(fā)明電感器及其制作方法，該電感器包括一磁性體以及一導線。磁性 體包括一第一磁性粉末與一第二磁性粉末，其中第一磁性粉末的維氏硬度大于第二磁性粉 末的維氏硬度，且第一磁性粉末的平均粒徑大于第二磁性粉末的平均粒徑，第一磁性粉末 與第二磁性粉末相混合。本發(fā)明在技術上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新 穎、進步、實用的新設計。
[0037] 上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0038] 圖1繪示本發(fā)明一實施例的電感器的剖面圖。
[0039]圖2A~圖2D為本發(fā)明圖1的電感器的工藝剖面圖。
[0040]圖3繪示本發(fā)明另一實施例的電感器的示意圖。
[0041 ]圖4繪示本發(fā)明又一實施例的電感器的剖面圖。
[0042]圖5A~圖5C為本發(fā)明圖4的電感器的工藝剖面圖。
[0043] 圖6繪示本發(fā)明再一實施例的電感器的示意圖。
[0044] 圖7繪示第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器在二種 頻率下的電感值的變化情形示意圖。
[0045] 圖8繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器在二 種頻率下的電感值的變化情形示意圖。
[0046] 圖9繪示采用不同線徑的導線的電感器的電感值變化曲線圖。
[0047] 圖IOA繪示第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器的電 感值與磁性體密度的變化情形示意圖。
[0048] 圖IOB繪示第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器的磁 性體密度與導磁率的變化情形示意圖。
[0049] 圖IIA繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器的 電感值變化情形，并繪示電感器在二種施加頻率下的電感值變化情形示意圖。
[0050] 圖IIB繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器的 電感值變化情形，并繪示以二種成型壓力所形成的電感器的電感值變化情形示意圖。
[0051 ]圖12繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器在二 種頻率下的電感值的變化情形示意圖。
[0052] 100、200、300:電感器 110、210、310、410:磁性體
[0053] 112:第一磁性粉末 114:第二磁性粉末
[0054] 116:黏著劑 120、320、420、320:導線
[0055] 122、222:內埋部 222a:彎折結構
[0056] 124、322、422、322:繞線部 312:中柱
[0057] 314:第一板狀體 316:第二板狀體
[0058] 312a、312b:端 330:磁性材料
[0059] 412:第一表面 414:第二表面
[0060] 416:貫孔 418:第三表面
[0061 ] 310:成型體 C:繞線空間
[0062] D1、D2:平均粒徑 E1、E2:端部
[0063] G:狹縫 M:混合物
[0064] S1、S2:側壁 S3:-側
【具體實施方式】
[0065] 為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 附圖及較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的電感器及其制作方法其【具體實施方式】、結構、方 法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0066] 有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實 施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實施方式】的說明，當可對本發(fā)明為達成預定目 的所采取的技術手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說 明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0067] 圖1繪示本發(fā)明一實施例的電感器的剖面圖。請參照圖1，本實施例的電感器100包 括一磁性體110以及一導線120。磁性體110包括一第一磁性粉末112與一第二磁性粉末114， 且第一磁性粉末112與第二磁性粉末114相混合。其中，磁性體110利用成型工藝而形成。第 一磁性粉末112的維氏硬度(Vicker ' S Hardness)大于第二磁性粉末114的維氏硬度。第一 磁性粉末112的維氏硬度例如是大于或等于150，較佳地，第一磁性粉末112的維氏硬度大于 或等于250。第二磁性粉末114的維氏硬度例如是小于或等于100,較佳地，第二磁性粉末114 的維氏硬度小于或等于80。
[0068] 第一磁性粉末112的平均粒徑(Mean particle diameter)Dl大于第二磁性粉末 114的平均粒徑D2,第二磁性粉末114的平均粒徑D2小于或等于10微米。
[0069]第一磁性粉末112的平均粒徑Dl實質上可為10微米至40微米，且第二磁性粉末114 的平均粒徑D2實質上可為小于或等于4微米。第一磁性粉末112的平均粒徑Dl與第二磁性粉 末114的平均粒徑D2的比值例如是大于2,較佳地，平均粒徑Dl與平均粒徑D2的比值為2.5至 10。
[0070]第一磁性粉末112的材質例如為金屬合金，且金屬合金例如為鐵鉻硅合金、鐵鎳合 金、非晶質(Amorphous)合金、鐵硅合金或鐵鋁硅合金。第二磁性粉末114的材質例如為鐵或 鐵合金。較佳地，第一磁性粉末112的材質例如為非晶質合金，且第二磁性粉末114的材質例 如為鐵。磁性體110更包括一黏著劑(未繪不），且黏著劑與第一磁性粉末112與第二磁性粉 末114相混合。第一磁性粉末112與第二磁性粉末114可藉由黏著劑相互接合。黏著劑的材質 可為熱固性樹脂，例如環(huán)氧樹脂。黏著劑的含量為磁性體110的總重量的2重量百分比 (wt % )~3wt %，第一磁性粉末112與第二磁性粉末114的含量為磁性體110的總重量的 98wt%~97wt%。而第一磁性粉末的重量比例為20wt%~80wt%且第二磁性粉末的比例為 80wt%~20wt%，即第一磁性粉末112的重量與第二磁性粉末114的重量的比值可為0.25至 4〇
[0071] 導線120具有一內埋于磁性體110中的內埋部122以及分別自內埋部122的二端延 伸出磁蕊110的二端部El、E2，端部EI、E2適于與其他的電子元件(未繪示）電性連接。詳細而 言，磁性體110為一矩形體，端部E1、E2可分別沿磁性體110的相對二側壁S1、S2延伸至磁性 體110的一側S3,如此一來，電感器100可以表面黏著的方式電性連接至其他的電子元件。導 線120例如是一銅導線，且內埋部122例如為一卷繞的線圈。
[0072] 值得注意的是，本實施例采用的第一磁性粉末112的平均粒徑及硬度均大于第二 磁性粉末114的平均粒徑及硬度，因此，在成型工藝中，第二磁性粉末114會容易填補于第一 磁性粉末112間的空隙中，且第二磁性粉末114與第一磁性粉末112相互擠壓而產生的應變 也可降低，故使得壓縮密度增加而可提升所形成的電感器的導磁率，而且可避免利用較大 的成型壓力及高溫熱處理來提升壓縮密度及導磁率。
[0073]再者，由于磁性體110中包含磁損較鐵粉低的第一磁性粉末112,故相較于現(xiàn)有習 知的全部以鐵粉作為磁性體的電感器，本實施例可提供磁損較低的電感器，而使電感器的 效率提升。再者，采用包含第一磁性粉末112與第二磁性粉末114的磁性體110其材料成本可 較全部以金屬合金制作磁性體的材料成本低。
[0074]圖2A~圖2D為本發(fā)明圖1的電感器的工藝剖面圖。有關圖1的電感器100的詳細制 造流程，請參照圖2A~圖2D。首先，請參照圖2A，提供一導線120。接著，請參照圖2B，提供一 混合物M，混合物M包括第一磁性粉末112、第二磁性粉末114與黏著劑(未繪示）。之后，請參 照圖2C，將導線120的一內埋部122配置于模穴（圖未示）內，且導線120的二端部El、E2延伸 出模穴外，再將混合物M填充于模穴內。之后，對混合物M進行一成型工藝，以形成一包覆內 埋部122的磁性體110,成型工藝例如是對混合物M施加一成型壓力，以壓合第一磁性粉末 112、第二磁性粉末114與黏著劑。在本實施例中，對混合物M所進行的成型工藝為壓力成型 工藝，且施加于混合物M的壓力例如為6噸每平方厘米至11噸每平方厘米。在其他實施例中， 成型工藝亦可為鑄造成型工藝或射出成型工藝等適合的成型工藝。之后，例如以加熱的方 式固化黏著劑，且加熱的溫度等于或略高于黏著劑的固化溫度，例如為300°C以下，值得注 意的是，本實施例中采用的加熱的溫度僅適于固化黏著劑。最后，請參照圖2D，彎折端部EU E2,以使端部El、E2分別沿磁性體110的相對二側壁SI、S2延伸至磁性體110的一側S3。
[0075]圖3為繪示本發(fā)明另一實施例的電感器的示意圖。請參照圖3,在本實施例中，磁性 體210的材質與圖1中的磁蕊110的材質相同，在此不再贅述。本實施例的電感器200與圖1的 電感器100的差異之處在于，內埋部222可具有多個彎折結構222a，且這些彎折結構222a實 質上位于同一平面。
[0076]圖4繪示本發(fā)明又一實施例的電感器的剖面圖。請參照圖4,在本實施例中，磁性體 310的材質與圖1中的磁蕊110的材質相同，在此不再贅述。本實施例的電感器300與圖1的電 感器100的差異之處在于本實施例的磁性體310為一鼓型結構，且導線320是位于磁性體310 外。本實施例的磁性體310包括一中柱312、一第一板狀體314以及一第二板狀體316,其中中 柱312的兩端312a、312b分別連接第一板狀體314與第二板狀體316,且導線320纏繞于中柱 312上。具體而言，第一板狀體314、第二板狀體316與中柱312之間形成一繞線空間C，而導線 320具有二端部El、E2及位于二端部El、E2間的繞線部322。繞線部322位于繞線空間C內并纏 繞于中柱312上，而二端部El、E2由繞線空間C內部延伸至繞線空間C外部，以與其他的電子 元件(未繪示）電性連接。此外，還可在繞線空間C中可選擇性地填充一磁性材料330或一樹 脂材料(圖未示），以填滿繞線空間C并包覆導線320的繞線部322。
[0077]圖5A~圖5C為本發(fā)明圖4的電感器的工藝剖面圖。有關圖4的電感器300的詳細制 造流程，請參照圖5A~圖5C。首先，請參照圖5A，提供一混合物M，混合物M的材質相同于圖2B 的混合物M的材質。接著，請參照圖5B，對混合物M進行一成型工藝，以形成磁性體310。在本 實施例中，成型工藝包括壓力成型工藝、鑄造成型工藝或射出成型工藝，且在壓力成型工藝 中，施加于混合物M的壓力例如為6噸每平方厘米至11噸每平方厘米。之后，例如以加熱的方 式固化黏著劑(未繪示），且加熱的溫度等于或略高于黏著劑的固化溫度，例如為300°C以 下，值得注意的是，本實施例中采用的加熱的溫度僅適于固化黏著劑。最后，請參照圖5C，將 導線320的繞線部322纏繞于磁性體310上。
[0078]圖6繪示本發(fā)明再一實施例的電感器的示意圖。請參照圖6,在本實施例中，磁性體 410的材質與圖1中的磁性體110的材質相同，在此不再贅述。在本實施例中，磁性體410具有 一第一表面412、一相對于第一表面412的第二表面414以及一貫穿第一表面412與第二表面 414的貫孔416。導線420例如為一導電條片，導線420具有二端部El、E2及位于二端部El、E2 間的繞線部422。繞線部422貫穿貫孔416,且端部El、E2分別沿第一表面412與第二表面414 延伸至磁性體410的一第三表面418。第三表面418連接于第一表面412與第二表面414之間。 磁性體410可選擇性地具有一貫穿第三表面418并與貫孔416連通的狹縫G。
[0079]以下將介紹對具有不同比例的第一磁性粉末與第二磁性粉末的電感器100、300所 做的電性測試的結果。
[0080] 【實驗1】
[0081] 實驗1的電感器的結構相同于圖1的電感器100的結構，且導線120的線徑A為0.32 毫米，線圈的直徑B為2.4毫米，線圈的圈數為11.5圈，且磁性體110的成型壓力為11噸每平 方厘米。實驗1所采用的第一磁性粉末與第二磁性粉末的主要成分、平均粒徑及硬度皆詳列 于表1中。
[0082] 表 1
[0084] 由表1可知，Dl與D2的比值為2.5。圖7繪示第一磁性粉末與第二磁性粉末于磁性體 中的比例改變時，電感器于二種頻率(25KHz及I OOKHz)下的電感值的變化情形。請參照圖7， 第一磁性粉末的比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值均大于第一磁性粉末或第二 磁性粉末的比例為10 0 w t %時的電感器的電感值。較佳的情況是第一磁性粉末的比例為 60wt%且第二磁性粉末的比例為40wt %，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的 比值為1.5，或者是第一磁性粉末的比例為60wt%~80wt%且第二磁性粉末的比例為 40wt%~20wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為1.5至4。
[0085] 【實驗2】
[0086] 實驗2的電感器的結構相同于圖1的電感器100的結構，且導線120的線徑A為0.32 毫米，線圈的直徑B為2.4毫米，線圈的圈數為11.5圈，且磁性體110的成型壓力為11噸每平 方厘米。實驗2所采用的第一磁性粉末與第二磁性粉末的主要成分、平均粒徑及硬度皆詳列 于表2中。
[0087]表 2
[0089] 圖8繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末于磁性體中的比例改變時，電感器于二 種頻率下的電感值的變化情形。請參照圖8,當第二磁性粉末的成份為鐵且Dl與D2的比值為 10時，第一磁性粉末的比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值均大于第一磁性粉末或 第二磁性粉末的比例為I OOwt %時的電感器的電感值。較佳的情況是第一磁性粉末的比例 為40wt %且第二磁性粉末的比例為60wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量 的比值為0.67,或者是第一磁性粉末的比例為40wt %~60wt %且第二磁性粉末的比例為 60wt%~40wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為0.67至1.5。
[0090] 而當第二磁性粉末的成份為鐵鉻硅合金且Dl與D2的比值為4時，第一磁性粉末的 比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值大于第一磁性粉末的比例為IOOwt %時的電感 器的電感值，而第一磁性粉末的比例為20wt %~40wt %時的電感器的電感值略高于第二磁 性粉末的比例為IOOwt %時的電感器的電感值，因此，較佳的情況是第一磁性粉末的比例為 20wt %~40wt %且第二磁性粉末的比例為80wt %~60wt %，即第一磁性粉末的重量與第二 磁性粉末的重量的比值為0.25至0.67。
[0091]由上可知，以不同平均粒徑的第二磁性粉末搭配相同的第一磁性粉末，可得到平 均粒徑越小，提升電感器的電感值的效果較好。
[0092]以下以含有40微米的非晶質合金40wt%與4微米的鐵粉60wt%的磁性體進行實 驗。表3列出磁損的變化情形，表4列出效率的變化情形，圖9繪示采用不同線徑的導線的電 感器的電感值變化曲線圖。表3的實驗的頻率為300KHz，磁感應強度為30mT。表4的施加電流 為2安培。
[0093]表 3
[0097]由表3可知，本實施例中采用40微米的非晶質合金為第一磁性粉末，4微米的鐵粉 為第二磁性粉末，且第一磁性粉末的比例為40wt%，而第二磁性粉末的比例為60wt%，所得 到的磁損可較鐵粉比例為IOOwt %、非晶質合金比例為IOOwt %及非晶質合金比例為 lOOwt% (在成形工藝后進行高溫熱處理)低，且成型壓力越大磁損越低。因此，可證實本實 施例透過適當選用不同平均粒徑及硬度的第一磁性粉末及第二磁性粉末磁性體可在不需 進行高溫熱處理下得到較低的磁損，故可省去高溫熱處理步驟，而簡化工藝。而且采用包含 第一磁性粉末112與第二磁性粉末114的磁性體110其材料成本可較第一磁性粉末的比例為 IOOwt %的材料成本低。
[0098]由表4可知，頻率在25KHz時，本實施例電感器的效率可達76%以上，而頻率在 300KHz時，本實施例電感器的效率可達90 %以上，可見本實施例的電感器具有極佳的效率 表現(xiàn)。值得注意地是，成型壓力在8.5噸每平方厘米的效率較11噸每平方厘米的效率佳。
[0099] 由圖9可知，在相同的線圈直徑B與圈數下，導線的線徑愈小，電感器的電感值愈 高。因此，可藉由改變導線的線徑來調整電感器的電感值。
[0100] 【實驗3】
[0101] 實驗3的電感器的結構相同于圖1的電感器100的結構，且導線120的線徑A為0.32 毫米，線圈的直徑B為2.4毫米，線圈的圈數為13.5圈，且磁性體110的成型壓力為11噸每平 方厘米。實驗3所采用的第一磁性粉末與第二磁性粉末的主要成分、平均粒徑及硬度皆詳列 于表5中。 「01021 棄 Fi
[0104]由表5可知，Dl與D2的比值為5。圖IOA繪示第一磁性粉末與第二磁性粉末于磁性體 中的比例改變時，電感器的電感值與磁性體密度的變化情形。圖IOB繪示第一磁性粉末與第 二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器的磁性體密度與導磁率的變化情形。
[0105] 請參照圖IOA與圖IOB，第一磁性粉末的比例為20wt %~60wt %時的電感器的電感 值、磁性體密度及導磁率均大于第一磁性粉末或第二磁性粉末的比例為IOOwt %時的電感 器的電感值、磁性體密度及導磁率。較佳的情況是第一磁性粉末的比例為40wt %且第二磁 性粉末的比例為60wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為0.67,或 者是第一磁性粉末的比例為40wt%~60wt%且第二磁性粉末的比例為60wt%~40wt%，即 第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為0.67至1.5。
[0106] 表6列出本實施例的電感器的在相同電流(2安培）、相同成型壓力（11噸每平方厘 米)以及二種頻率下的效率表現(xiàn)。
[0107] 表6
[0109]由表6可知，非晶質合金的比例為20wt%~40wt%且鐵粉的比例為80wt%~ 60wt %時的電感器，在頻率于25KHz時，效率可達75 %以上，而頻率于300KHz時，效率可達 90%以上，可見本實施例的電感器具有極佳的效率表現(xiàn)。
[0110]【實驗4】
[0111] 實驗4的電感器的結構相同于圖4的電感器300的結構，且導線320的線徑A為0.32 毫米，線圈的直徑B為2.4毫米，線圈的圈數為11.5圈，且磁性體310的成型壓力為8或11噸每 平方厘米。實驗4所采用的第一磁性粉末與第二磁性粉末的主要成分、平均粒徑及硬度皆詳 列于表7中。
[0112] 表7
[0114] 由表7可知，Dl與D2的比值為2.5。圖IlA繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁 性體中的比例改變時，電感器的電感值變化情形，并繪示電感器在二種施加頻率下的電感 值變化情形。圖IIB繪示當第一磁性粉末與第二磁性粉末在磁性體中的比例改變時，電感器 的電感值變化情形，并繪示以二種成型壓力所形成的電感器的電感值變化情形。
[0115] 由圖IIA可知，第一磁性粉末的比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值均大 于第一磁性粉末或第二磁性粉末的比例為l〇〇wt%時的電感器的電感值。較佳的情況是第 一磁性粉末的比例為60wt %且第二磁性粉末的比例為40wt %，即第一磁性粉末的重量與第 二磁性粉末的重量的比值為1.5,或者是第一磁性粉末的比例為60wt %~80wt %且第二磁 性粉末的比例為40wt%~20wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為 1.5至4。此外，由圖IlB可知，當成型壓力愈大時，電感器的導磁率愈大。因此，可藉由改變成 型壓力來調整電感器的導磁率。
[0116] 【實驗5】
[0117] 實驗5的電感器的結構相同于圖4的電感器300的結構，且導線320的線徑A為0.32 毫米，線圈的直徑B為2.4毫米，線圈的圈數為11.5圈，且磁性體310的成型壓力為11噸每平 方厘米。實驗5所采用的第一磁性粉末與第二磁性粉末的主要成分、平均粒徑及硬度皆詳列 于表8中。
[0118] 表8
[0120]請參照圖12,當第二磁性粉末的成份為鐵且Dl與D2的比值為10時，第一磁性粉末 的比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值均大于第一磁性粉末或第二磁性粉末的比 例為I OOwt %時的電感器的電感值。較佳的情況是第一磁性粉末的比例為40wt %且第二磁 性粉末的比例為60wt%，即第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為0.67,或 者是第一磁性粉末的比例為40wt%~60wt%且第二磁性粉末的比例為60wt%~40wt%，即 第一磁性粉末的重量與第二磁性粉末的重量的比值為0.67至1.5。
[0121] 而當第二磁性粉末的成份為鐵鉻硅合金且Dl與D2的比值為4時，第一磁性粉末的 比例為20wt %~80wt %時的電感器的電感值大于第一磁性粉末的比例為IOOwt %時的電感 器的電感值，而第一磁性粉末的比例為20wt %~40wt %時的電感器的電感值略大于第二磁 性粉末的比例為IOOwt %時的電感器的電感值，因此，較佳的情況是第一磁性粉末的比例為 20wt %~40wt %且第二磁性粉末的比例為80wt %~60wt %，即第一磁性粉末的重量與第二 磁性粉末的重量的比值為0.25至0.67。
[0122] 由上可知，以不同平均粒徑的第二磁性粉末搭配相同的第一磁性粉末，可得到平 均粒徑越小，提升電感器的電感值的效果較好。
[0123] 綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點：
[0124] 1.本發(fā)明是采用平均粒徑不同的磁性粉末來形成磁性體，因此，在成型工藝中，平 均粒徑小的磁性粉末會填補于平均粒徑大的磁性粉末間的空隙中，而使得壓縮密度增加， 進而提升電感器的導磁率。
[0125] 2.本發(fā)明是采用硬度不同的磁性粉末來形成磁性體，且平均粒徑小的磁性粉末容 易填補于平均粒徑大的磁性粉末間的空隙中，故磁性粉末在成型工藝中所需的成形壓力以 及所產生的應變大幅降低，進而可降低本發(fā)明的電感器的磁損。并且，本發(fā)明可避免對電感 器進行高溫熱處理來消除磁性粉末的應變而可防止導線因無法承受高溫而氧化的問題。
[0126] 3.本發(fā)明是采用第一磁性粉末與第二磁性粉末來制作磁性體，故本發(fā)明的電感器 于高頻率(25KHz或IOOKHz)的情況下，導磁率及對應的電感值較現(xiàn)有習知采用鐵粉來制作 磁性體高。
[0127] 4.本發(fā)明是采用金屬合金粉末的第一磁性粉末與第二磁性粉末來制作磁性體，其 材料成本可較全部以金屬合金粉末來制作磁性體的材料成本低。
[0128] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人 員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更 動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的 技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案 的范圍內。
【主權項】
1. 一種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑不同，該第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的 維氏硬度具有一硬度差值;以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。2. 根據權利要求1所述的電感器，其特征在于，所述第一磁性粉末的平均粒徑為10微米 至40微米。3. 根據權利要求1所述的電感器，其特征在于，所述第二磁性粉末的平均粒徑小于或等 于10微米。4. 根據權利要求1所述的電感器，其特征在于，所述第一磁性粉末的材質包括鐵鉻硅合 金、鐵鎳合金、非晶質合金、鐵娃合金或鐵錯娃合金。5. 根據權利要求1所述的電感器，其特征在于，該第一磁性粉末的平均粒徑與該第二磁 性粉末的平均粒徑的比值大于2,該第二磁性粉末填補于第一磁性粉末間的空隙中，以增加 該磁性體的密度，從而提升該電感器的導磁率。6. -種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑不同，該第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的 維氏硬度具有一硬度差值;以及 一線圈，該線圈由具有絕緣層的一導線所形成，其中相混合的該第一磁性粉末與該第 二磁性粉末及內埋于其中的該線圈通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下 一體成型以形成一磁性體。7. -種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，其中該第一磁性粉末的 平均粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑的比值大于2,該第一磁性粉末的維氏硬度與該第 二磁性粉末的維氏硬度具有一硬度差值;以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。8. -種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑的比值介于2.5至10之間，其中該第一磁性粉末的維氏 硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度具有一硬度差值;以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。9. 一種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑大于該第二磁性粉末的平均粒徑，其中，所述第一磁性粉末的材質包括非晶質合金，且 該第二磁性粉末的材質包括鐵，該第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度 具有一硬度差值;以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。10. -種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑大于該第二磁性粉末的平均粒徑，其中該第一磁性粉末的材質包括鐵鉻硅合金，該第 二磁性粉末的材質包括鐵，該第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度具有 一硬度差值；以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。11. 一種電感器，其特征在于，其包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末與該第二磁性粉末相混合，該第一磁性粉末的平均 粒徑大于該第二磁性粉末的平均粒徑，其中，所述第二磁性粉末的平均粒徑為小于或等于4 微米，該第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度具有一硬度差值;以及 一具有絕緣層的導線，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉末及內埋于其中 的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型以 形成一磁性體。12. -種電感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供一具有絕緣層的導線； 提供一混合物，該混合物包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末的平均粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑不同，該 第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度具有一硬度差值;以及 一黏著劑，與該第一磁性粉末及該第二磁性粉粉末相混合； 對該導線及該混合物進行一成型工藝，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉 末及內埋于其中的該具有絕緣層的導線通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔 點下一體成型以形成一磁性體；以及 固化該黏著劑。13. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，該第一磁性粉末的平均粒徑與該第二磁 性粉末的平均粒徑的比值大于2。14. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，該第一磁性粉末的平均粒徑與該第二磁 性粉末的平均粒徑的比值介于2.5至10之間。15. -種電感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 提供一線圈，該線圈由具有絕緣層的一導線所形成； 提供一混合物，該混合物包括： 一第一磁性粉末； 一第二磁性粉末，該第一磁性粉末的平均粒徑與該第二磁性粉末的平均粒徑不同，該 第一磁性粉末的維氏硬度與該第二磁性粉末的維氏硬度具有一硬度差值;以及 一黏著劑，與該第一磁性粉末及該第二磁性粉粉末相混合； 對該導線及該混合物進行一成型工藝，其中相混合的該第一磁性粉末與該第二磁性粉 末及內埋于其中的該線圈通過該硬度差值能夠在低于該導線的絕緣層的熔點下一體成型 以形成一磁性體；以及 固化該黏著劑。
【文檔編號】H01F17/04GK105914002SQ201610395522
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2009年5月27日
【發(fā)明人】廖玟雄, 謝明家, 生田英雄, 陳約郎
【申請人】乾坤科技股份有限公司