磁性器件及制备方法与电子元件

文档序号:36831 发布日期:2021-09-24 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 磁性器件及制备方法与电子元件 (Magnetic device, manufacturing method and electronic component ) 是由 占湘湘 戴春雷 余瑞麟 于 2021-06-21 设计创作,主要内容包括:本申请公开一种磁性器件及制备方法与电子元件。在磁性器件的制备方法中,通过对上磁性盖板、下磁性盖板以及线路板进行开孔,从而形成贯穿导电线圈中心的芯柱通孔,有利于将芯柱粉料填充在芯柱通孔内,减少磁性盖板与磁性芯柱之间的缝隙,进而提高磁性器件的磁学性能。(The application discloses a magnetic device, a preparation method and an electronic element. In the preparation method of the magnetic device, the upper magnetic cover plate, the lower magnetic cover plate and the circuit board are perforated to form the core column through hole penetrating through the center of the conductive coil, so that core column powder is filled in the core column through hole, gaps between the magnetic cover plate and the magnetic core column are reduced, and the magnetic performance of the magnetic device is improved.)

磁性器件及制备方法与电子元件

技术领域

本申请涉及电子产品

技术领域

,具体涉及一种磁性器件及制备方法与电子元件。

背景技术

磁性器件也称为磁性元件,通常是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件,主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中,都离不开磁性元器件,磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。

目前市场上,与绕线工艺和叠层工艺相比,采用薄膜工艺可以获得更小更薄且可靠性较高的磁性器件。然而,薄膜工艺制备的磁性器件的磁学性能还有待进一步提高。

发明内容

基于此,为了解决或改善现有技术的问题,本申请提供一种磁性器件及制备方法与电子元件,可以提高磁性器件的磁学性能。

第一方面,提供一种磁性器件的制备方法,包括:

提供上磁性盖板、下磁性盖板以及线路板,其中,线路板包括绝缘材料以及设置在所述绝缘材料中的导电线圈;

将所述上磁性盖板、下磁性盖板分别贴在所述线路板的上表面和下表面;

对所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板进行开孔,形成位于所述导电线圈中心的芯柱通孔;

将芯柱粉料置于所述芯柱通孔内成型形成磁性芯柱,得到磁性器件,所述磁性芯柱贯穿所述芯柱通孔。

其中的一个实施例中,所述上磁性盖板的相对磁导率大于80,和/或

所述下磁性盖板的相对磁导率大于80。

其中的一个实施例中,所述对所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板进行开孔中,采用的开孔工艺为激光开孔;

所述上磁性盖板的开孔、所述下磁性盖板的开孔以及所述线路板的开孔的形状规格均相同;

所述芯柱通孔为圆形芯柱通孔、方形芯柱通孔、椭圆形芯柱通孔、跑道形芯柱通孔中的一种。

其中的一个实施例中,所述将芯柱粉料在所述芯柱通孔内成型形成磁性芯柱中,采用的成型工艺为热压成型或塑封成型。

其中的一个实施例中,所述芯柱粉料包括:磁性粉料、有机粘合剂、增塑剂、分散剂以及脱模剂;

所述绝缘材料为树脂材料。

其中的一个实施例中,所述磁性粉料包括:羰基铁粉料、铁硅铬粉料和铁硅铝粉料中的一种或多种。

其中的一个实施例中,所述将芯柱粉料在所述芯柱通孔内成型为磁性芯柱之后,还包括:

对所述上磁性盖板和所述下磁性盖板的表面进行打磨抛光。

其中的一个实施例中,所述将所述上磁性盖板、下磁性盖板分别贴在所述线路板的上表面和下表面的步骤中,

所述线路板包括设置在所述绝缘材料中的多个导电线圈;

对所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板进行开孔,形成位于所述导电线圈中心的芯柱通孔的步骤为形成位于各个导电线圈中心的芯柱通孔;

将芯柱粉料置于所述芯柱通孔内成型形成磁性芯柱,得到磁性器件,所述磁性芯柱贯穿所述芯柱通孔的步骤为将芯柱粉料置于各个芯柱通孔内成型分别形成磁性芯柱,之后进行切割,得到单个的所述磁性器件,每个所述磁性器件包括上磁性盖板、下磁性盖板以及线路板,所述线路板包括一个导电线圈。

第二方面提供一种磁性器件,包括:上磁性盖板、下磁性盖板、线路板以及磁性芯柱,所述线路板包括绝缘材料以及设置在所述绝缘材料中的导电线圈;

所述上磁性盖板、所述下磁性盖板分别贴在所述线路板的上表面和下表面,所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板均具有开孔,且所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板的开孔形成位于所述导电线圈中心的芯柱通孔,磁性芯柱设置在所述芯柱通孔内。

第三方面提供一种电子元件,包括如上所述的磁性器件。

上述磁性器件的制备方法,通过对所述上磁性盖板、所述下磁性盖板以及所述线路板进行开孔,从而形成贯穿所述导电线圈中心的芯柱通孔,有利于将芯柱粉料填充在所述芯柱通孔内,减少磁性盖板与磁性芯柱之间的缝隙,进而提高磁性器件的磁学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解的是,下面描述中的附图仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

图1是本申请实施例中磁性器件的制备方法的流程示意图;

图2是本申请实施例中磁性器件的电路板的俯视结构示意图;

图3是本申请实施例中对上磁性盖板、下磁性盖板以及线路板进行开孔后对应图2的电路板A-A面所在的剖面结构示意图;

图4是本申请实施例中磁性芯柱进行热压成型的示意图;

图5是本申请实施例中磁性器件的剖面结构示意图。

其中,10-上磁性盖板,20-下磁性盖板,30-线路板,301-绝缘材料,302-导电线圈,40-磁性芯柱,50-芯柱通孔,60-芯柱粉料。

具体实施方式

下面结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而非全部实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本申请实施例提出一种磁性器件的制备方法,可以提高所制备的磁性器件的磁学性能。请参阅图1至图5,具体地,磁性器件的制备方法,包括步骤10至步骤40。

步骤10提供上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30,其中,线路板30包括绝缘材料301以及设置在绝缘材料301中的导电线圈302;

步骤20将上磁性盖板10、下磁性盖板20分别贴在线路板30的上表面和下表面;

步骤30对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,形成位于导电线圈302中心的芯柱通孔50;

步骤40将芯柱粉料60置于芯柱通孔50内成型形成磁性芯柱40,得到磁性器件,磁性芯柱贯穿芯柱通孔。

发明人研究发现,在制备磁性器件过程中,若采用高磁导率的磁性盖板,由于磁性盖板的遮挡导致磁性器件内部磁性芯柱将无法制作;若在电路板的导电线圈内部预先填充磁性芯柱后再通过胶层贴合高磁导率磁性盖板,由于高磁导率磁性盖板与磁性芯柱之间存在胶层,容易在磁性盖板与磁性芯柱之间产生较大缝隙,严重影响磁性器件的整体磁学性能;若将内部磁性芯柱与磁性盖板一体成型,则无法直接使用高磁导率磁性材料的磁性盖板,也会降低磁性器件的整体磁学性能。

而本实施例通过对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,从而形成贯穿导电线圈302中心的芯柱通孔50,有利于将芯柱粉料60填充在芯柱通孔50内,减少磁性盖板与磁性芯柱40之间的缝隙,进而提高磁性器件的磁学性能。而且,磁性芯柱40与上磁性盖板10、下磁性盖板20之间不存在胶层,能够减少磁性芯柱40与上磁性盖板10、下磁性盖板20之间的缝隙问题。

具体地,在磁性芯柱40成型时,芯柱通孔50贯穿上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30,有利于芯柱粉料60填充至芯柱通孔50中。例如,在制备过程在,当芯柱通孔50内的芯柱粉料60存在空隙时,芯柱通孔50外的芯柱粉料60可以通过上磁性盖板10、下磁性盖板20上的开孔进入芯柱通孔50中对空隙进行补充,减少芯柱粉料60与下磁性盖板20以及上磁性盖板10之间的空隙,进而有利于所制备的磁性器件中磁性芯柱40与上磁性盖板10及下磁性盖板20的紧密结合。

而且,将上磁性盖板10和下磁性盖板20应用在磁性器件的制备过程中,可以直接采用磁学性能良好的上磁性盖板10和下磁性盖板20,有利于提高磁性器件的整体性能。

步骤10中,上磁性盖板10和下磁性盖板20均为磁性盖板,具体可以采用具有磁性的材料制成板材。

上磁性盖板10和下磁性盖板20均为高磁导率(相对磁导率)的磁性盖板,有利于提高磁性器件的整体性能。其中一个实施例中,上磁性盖板10的相对磁导率大于80,和/或下磁性盖板20的相对磁导率大于80。上磁性盖板10和下磁性盖板20的相对磁导率可以相同,也可以不同相同,例如,上磁性盖板10的相对磁导率为120或150,下磁性盖板20的相对磁导率为120或200。

请参阅图2,线路板30是一种含有导电线路的板状产品。具体地,线路板30包括绝缘材料301以及设置在绝缘材料301中的导电线圈302。导电线圈302为圆圈状的导电线路,通电后会产生磁场。绝缘材料301是线路板30的主体材料,导电线圈302位于绝缘材料301的内部,有利于通过绝缘材料301保护及支撑导电线圈302。可选地,线路板30中绝缘材料301具体可以为树脂材料。树脂材料具体可以是环氧树脂。

步骤20是将上磁性盖板10、线路板30、下磁性盖板20依次叠放,形成组合件。可见,线路板30位于下磁性盖板20和上磁性盖板10之间。本实施例先将上磁性盖板10、下磁性盖板20分别贴在线路板30的上表面和下表面,再进行对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30开孔,有利于减少上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30的开孔对位不准的问题。

请参阅图3,步骤30是对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30开孔,形成贯穿上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30的芯柱通孔50,且芯柱通孔50穿过导电线圈302的中心,即芯柱通孔50为贯穿导电线圈302中心的芯柱通孔50。可以理解的是,导电线圈302呈圆形,该导电线圈302的圆心位置即为导电线圈302的中心位置,即导电线圈302围绕芯柱通孔50设置。

其中一个实施例中,线路板30中导电线圈302是导线从围着中心位置卷绕设置的,导线的收尾端位于线路板30边缘,有利于与外部电路连接。

其中一个实施例中,上磁性盖板10的开孔、下磁性盖板20的开孔以及线路板30的开孔形状规格相同,使上磁性盖板10的开孔与下磁性盖板20的开孔上下边沿与线路板30的开孔平齐(沿上磁性盖板10和下磁性盖板20排列的方向上的投影重合),有利于芯柱粉料60进入芯柱通孔中。

其中一个实施例中,芯柱通孔50为圆形芯柱通孔,有利于减少磁性芯柱40与上磁性盖板10的开孔、下磁性盖板20的开孔以及线路板30之间的缝隙。芯柱通孔50不限于圆形芯柱通孔,例如芯柱通孔50还可以是方形芯柱通孔、椭圆形芯柱通孔、跑道形芯柱通孔等。可以理解的是,圆形芯柱通孔是指芯柱通孔的截面形状为圆形,其它形状芯柱通孔可以此类推。

其中一个实施例中,对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔中,采用的开孔工艺为激光开孔。具体地,通过激光开孔(激光打孔)对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,形成芯柱通孔50。其中,在采用激光开孔方式进行开孔的过程中,开孔的位置位于线路板30内部导电线圈302中心位置,使芯柱通孔50从导电线圈302的中心穿过。

请参阅图4及图5,步骤40是在芯柱通孔50内形成磁性芯柱40。可以理解的是,磁性芯柱40与上磁性盖板10、下磁性盖板20整体呈工字型结构,导电线圈302卷绕设置在磁性芯柱40的周围。

其中一个实施例中,将芯柱粉料60在芯柱通孔50内成型形成磁性芯柱40中,采用的成型工艺为热压成型或塑封(塑料封装)成型。也即是,磁性芯柱40通过热压或塑封方式成型。通过热压或塑封使芯柱通孔50与上磁性盖板10、下磁性盖板20成型,有利于减少磁性芯柱40与上磁性盖板10、下磁性盖板20之间的缝隙问题。

可以理解的是,在磁性芯柱40的成型过程中,贯穿上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30的芯柱通孔50,芯柱粉料60能够进入芯柱通孔50内部并及时补充芯柱通孔50内部的空隙,有利于在成型时芯柱通孔50中的芯柱粉料60的内部压力均匀分布,增加芯柱粉料60致密性,进而有利于在磁性芯柱40成型时磁性芯柱40与上磁性盖板10以及上磁性盖板10可以紧密结合,减少磁性芯柱40与上磁性盖板10以及上磁性盖板10之间的缝隙。

其中,热压成型是将磁性粉热压进入芯柱通孔50内从而实现磁性芯柱40成型,具体的步骤可以包括:在升至预设温度和预设压力下使芯柱粉料60具有一定的流动性从而填入芯柱通孔50中的各个部位,冷却固化成型为磁性芯柱40。塑封成型的步骤可以包括:开孔后的组合件以及芯柱粉料60放入模腔,并将其中的组合件包埋在芯柱粉料60中,芯柱粉料60填入芯柱通孔50中的各个部位,交联固化成型后,得到磁性器件。

其中一个实施例中,制备的磁性芯柱40的磁导率大于10,如30或50。可选地,磁性芯柱40与上磁性盖板10、下磁性盖板20的材料相同。

其中一个实施例中,芯柱粉料60包括:磁性粉料、有机粘合剂、增塑剂、分散剂、脱模剂。磁性粉料通常为具有磁性的金属合金粉料。其中一个实施例中,磁性粉料包括:羰基铁粉料、铁硅铬粉料、铁硅铝粉料一种或多种。有机粘合剂用于粘结芯柱粉料60中的各个组分形成磁性芯柱40。可选地,有机粘合剂为丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、石蜡等热塑性树脂中的一种或多种。芯柱粉料60中,根据需要选择是否需要添加增塑剂、分散剂、脱模剂。芯柱粉料60的制备方法可以是将磁性粉料、有机粘合剂、增塑剂、分散剂、脱模剂混合后经过造粒机造粒后制备得到。

在磁性芯柱40成型时,由于上磁性盖板10和下磁性盖板20处于芯柱粉料60中,在上磁性盖板10和下磁性盖板20的表面可能存在一定量的芯柱粉料60,需要对上磁性盖板10和下磁性盖板20的表面上多余的芯柱粉料60进行去除。其中一个实施例中,将芯柱粉料60在芯柱通孔50内成型形成磁性芯柱40之后,还包括:步骤401、对上磁性盖板10和下磁性盖板20的表面进行打磨抛光,可以去除上磁性盖板10和下磁性盖板20的表面上的芯柱粉料60。

其中一个实施例中,将上磁性盖板10、下磁性盖板20分别贴在线路板30的上表面和下表面的步骤中,线路板30的数量为多个和/或线路板30中导电线圈302的数量为多个。也就是说,上磁性盖板10和下磁性盖板20之间具有多个线路板30,和/或上磁性盖板10和下磁性盖板20之间的线路板30中具有多个导电线圈302。可以理解的是,本实施例步骤20得到组合件为上磁性盖板10和下磁性盖板20之间具有多个导电线圈302的整版,其中导电线圈302可以在上磁性盖板10和下磁性盖板20之间阵列排布。在步骤30中,对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,形成多个贯穿导电线圈302中心的芯柱通孔50,其中每个导电线圈302对应一个贯穿该导电线圈302中心的芯柱通孔50;在步骤40中,将芯柱粉料60在芯柱通孔50内成型为磁性芯柱40之后,对整版进行切割使单个磁性器件从整版中分离,得到多个独立的磁性器件。

其中,线路板30包括设置在绝缘材料301中的多个导电线圈302;

对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,形成位于导电线圈302中心的芯柱通孔50的步骤为形成位于各个导电线圈302中心的芯柱通孔50;

将芯柱粉料60置于芯柱通孔50内成型形成磁性芯柱40,得到磁性器件,磁性芯柱40贯穿芯柱通孔50的步骤为将芯柱粉料60置于各个芯柱通孔50内成型分别形成磁性芯柱40,之后进行切割,得到单个的磁性器件,每个磁性器件包括上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30,线路板包括一个导电线圈302。

具体地,提供上磁性盖板10、下磁性盖板20以及多个线路板30,其中,线路板30包括绝缘材料301以及设置在绝缘材料301中的导电线圈302;将上磁性盖板10、下磁性盖板20分别贴在多个线路板30的上表面和下表面,形成整版,其中,多个线路板30在上磁性盖板10和下磁性盖板20之间阵列排布;对上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30进行开孔,形成多个贯穿导电线圈302中心的芯柱通孔50,其中每个导电线圈302均对应一个贯穿该导电线圈302中心的芯柱通孔50;将芯柱粉料60置于芯柱通孔50内成型形成磁性芯柱40,通过打磨抛光的方式将整版的上磁性盖板10和下磁性盖板20上多余的磁性材料打磨去除,再对整版进行切割使单个磁性器件从整版中分离,得到磁性器件。

本实施例在线路板30的上下表面分别贴合上磁性盖板10和下磁性盖板20,其中,上磁性盖板10和下磁性盖板20的相对磁导率均大于80,在线路板30和上磁性盖板10和下磁性盖板20通过激光开孔方式进行开孔,其中,开孔位置为线路层内部线圈中心位置,在芯柱孔通过热压或塑封的方式进行磁性芯柱40成型,提高了制备得到的磁性器件的磁学性能。

请参阅图5,本实施例还提供一种磁性器件,包括:上磁性盖板10(也可以称为上磁性层)、下磁性盖板20(也可以称为下磁性层)、线路板30(也可以称为线路层)以及磁性芯柱40;上磁性盖板10、下磁性盖板20分别贴在线路板30的上表面和下表面,上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30均具有开孔,且上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30的开孔形成位于导电线圈302中心的芯柱通孔50,磁性芯柱40设置在芯柱通孔50内,磁性芯柱40贯穿芯柱通孔50。

本实施例磁性器件中具有贯穿上磁性盖板10、下磁性盖板20以及线路板30的芯柱通孔50,在磁性芯柱40成型时有利于芯柱粉料60填充至芯柱通孔50中,减少芯柱粉料60与下磁性盖板20以及上磁性盖板10之间的空隙,进而有利于所制备的磁性器件中磁性芯柱40与上磁性盖板10及下磁性盖板20的紧密结合,有利于提高磁性器件的整体性能。而且,磁性器件中具有上磁性盖板10和下磁性盖板20,通过上磁性盖板10和下磁性盖板20本身具有的磁学性能,有利于提高磁性器件的整体性能。

在一些实施例中,上磁性盖板10的相对磁导率大于80,和/或下磁性盖板20的相对磁导率大于80。

在一些实施例中,上磁性盖板10的开孔、下磁性盖板20的开孔以及线路板30的开孔的形状规格均相同。

在一些实施例中,芯柱通孔50为圆形芯柱通孔。

其中的一个实施例中,芯柱粉料60包括:磁性粉料、有机粘合剂、增塑剂、分散剂以及脱模剂;

绝缘材料301为树脂材料。

其中的一个实施例中,磁性粉料60包括:羰基铁粉料、铁硅铬粉料、铁硅铝粉料中的一种或多种。

在一些实施例中,一个磁性器件中对应一个线路板30,一个磁性芯柱40,一个上磁性盖板10和一个下磁性盖板20,线路板30包括一个导电线圈302。

本实施例还提供一种电子元件,包括如上的磁性器件。具体地,电子元件可以是变压器或电感器。电子元件中的磁性器件良好的磁学性能,可以提高电子元件的性能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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