一种塑模成型元器件及其制造方法
阅读说明：本技术 一种塑模成型元器件及其制造方法 (Plastic molded component and manufacturing method thereof ) 是由 余鑫树 李有云 侯勤田 姚泽鸿 王莹莹 夏胜程 于 2021-05-25 设计创作，主要内容包括：一种塑模成型元器件及其制造方法,所述塑模成型元器件包括空心线圈、磁芯、磁性塑封层以及电极,所述空心线圈绕制于所述磁芯的外围,其中,所述磁芯是预烧结好的磁芯,而所述磁性塑封层是以传递模塑或灌封的方式塑封成型在所述空心线圈和所述预烧结好的磁芯上的磁性塑封层,与所述空心线圈的引线相连的电极暴露在所述磁性塑封层外侧。由于在塑模成型元器件内引入预烧结好的磁芯,并以传递模塑或灌封方式形成线圈磁芯组合体上的磁性塑封层,既能够有效地避免烧结工艺、以及冷压或热压成型时铜线破损、变形以及磁芯碎裂,又能够提升元器件产品的感值和饱和特性等电气特性,产品的可靠性高、工艺简单、成本低。(A plastic mould component and a manufacturing method thereof are provided, the plastic mould component comprises an air coil, a magnetic core, a magnetic plastic package layer and electrodes, the air coil is wound on the periphery of the magnetic core, wherein the magnetic core is a pre-sintered magnetic core, the magnetic plastic package layer is a magnetic plastic package layer which is plastically moulded on the air coil and the pre-sintered magnetic core in a transfer moulding or embedding mode, and the electrodes connected with leads of the air coil are exposed outside the magnetic plastic package layer. Because the presintered magnetic core is introduced into the molding component, and the magnetic molding layer on the coil and magnetic core assembly is formed in a transfer molding or encapsulating mode, the damage, deformation and magnetic core fragmentation of a copper wire during a sintering process and cold pressing or hot pressing molding can be effectively avoided, the electrical characteristics such as inductance, saturation characteristic and the like of the component product can be improved, and the product has high reliability, simple process and low cost.)
技术领域
本发明涉及电子元器件，尤其是一种塑模成型元器件及其制造方法。
背景技术
传统的料片框架式元器件制作工艺一般为先绕制线圈，点焊后，再进行热压或冷压成型，采用热压工艺时，成型温度高，压力大，铜线易损伤，脱焊，开短路风险高，良率低；采用冷压工艺时，产品内部密度不均匀，易产生裂纹，产品可靠性差。
传统的模塑成型电感工艺一般是将单颗绕组塑封，需要对塑封半成品进行绝缘处理以及对线圈引线进行剥漆，最后再金属化处理形成电极。由于不同材料间的相互作用，产品包覆层易出现鼓泡，凸起等缺陷，而且电极金属化镀层与裸铜间应力大，焊接时易出现浮高、电极层剥离等现象，焊接可靠性差。其次，该电感制造工艺复杂，生产效率低，成本高。
现有技术中缺乏一种制造工艺简单、成本低的高可靠性的电子元器件及其制造方法。
需要说明的是，在上述
背景技术
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种可靠性高且综合性能好的塑模成型元器件及其制造方法，该制造方法工艺简单、自动化程度高、成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种塑模成型元器件，包括空心线圈、磁芯、磁性塑封层以及电极，所述空心线圈绕制于所述磁芯的外围，其中，所述磁芯是预烧结好的磁芯，而所述磁性塑封层是以传递模塑或灌封的方式塑封成型在所述空心线圈和所述预烧结好的磁芯上的磁性塑封层，与所述空心线圈的引线相连的电极暴露在所述磁性塑封层外侧。
进一步地：
所述电极为与所述空心线圈的引线焊接的外部料片框架的一部分裁切而形成。
所述磁芯是铁氧体材质，所述磁性塑封层是软磁合金；或，所述磁芯是软磁合金，所述磁性塑封层是软磁合金。
所述磁性塑封层将单个空心线圈与磁芯塑封而形成单相元器件，或将多个空心线圈与磁芯塑封为一个整体而形成多相元器件。
一种塑模成型元器件的制造方法，包括如下步骤：
S1、在预烧结好的磁芯上绕制空心线圈，或将预烧结好的磁芯植入预制的空心线圈内；
S2、通过传递模塑或灌封的方式在所述空心线圈和所述预烧结好的磁芯上形成磁性塑封层，并使与所述空心线圈的引线相连的电极暴露在所述磁性塑封层外侧。
进一步地：
所述将预烧结好的磁芯上绕制空心线圈包括：采用圆线、扁线、方线或立兹线在所述磁芯上卷绕，形成线圈绕组。
所述方法还包括：在步骤S2之前，将空心线圈的引线与外部料片框架的电极部分焊接，在步骤S2之后，将所述电极部分从所述外部料片框架上裁切下来，整形得到所述元器件的电极。
所述焊接为热压焊或激光点焊。
将M个空心线圈、N个磁芯与矩形的外部料片框架组成组合体，再将所述组合体以传递模塑或灌封的方式塑封，所述组合体的电极部分暴露在磁体外侧，M≥1，N≥1。
步骤S2中，塑封成型温度低于用于绕制所述空心线圈的自粘线的绝缘层和自粘层的失效温度，成型压力为0～100MPa。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种塑模成型元器件及其制造方法，其中，将预烧结好的磁芯与空心线圈进行组合，在空心线圈和预烧结磁芯的组合体上以传递模塑或灌封的方式形成磁性塑封层，由于在塑模成型元器件内引入预烧结好的磁芯，并以传递模塑或灌封方式形成线圈磁芯组合体上的磁性塑封层，既能够有效地避免烧结工艺、以及冷压或热压成型时铜线破损、变形以及磁芯碎裂，又能够提升元器件产品的感值和饱和特性等电气特性，产品的可靠性高且综合性能好，制造工艺简单，成本低。
本发明实施例的模塑成型电感的制备方法的优点具体体现在如下方面：
1)引入预烧结好的磁芯与线圈进行组合，不需要在线圈组合体上进行烧结工艺，采用模塑成型或灌封工艺，成型压力小，成型温度低于线材的自粘层失效温度，可以避免铜线损伤、变形，同时也可以防止磁芯碎裂，故产品可靠性高；
2)采用空心线圈、预烧结磁芯、塑封料的组合设计，可以提高产品的综合电气特性；
3)采用点焊工艺连接空心线圈的引线与矩形料片框架电极，料片框架的电极部分直接裁切折整成型，工艺简单、自动化程度高、成本低。
附图说明
图1A是本发明一种实施例中的空心线圈结构示意图；
图1B是本发明一种实施例中的焊接组件结构示意图；
图1C是本发明一种实施例中的空心线圈、T型磁芯、料片框架的组合体示意图；
图1D是本发明一种实施例中的模塑成型后半成品示意图；
图1E是本发明一种实施例中的单相元器件示意图；
图2A是本发明一种实施例中的工字型磁芯示意图；
图2B是本发明一种实施例中的空心线圈绕组示意图；
图2C是本发明一种实施例中的空心线圈、T型磁芯、料片框架的组合体示意图；
图2D是本发明一种实施例中的模塑成型后半成品示意图；
图2E是本发明一种实施例中的多相元器件示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1E和图2E，本发明实施例提供一种塑模成型元器件，包括空心线圈110、220、磁芯130、210、磁性塑封层140、240以及电极，所述空心线圈110、220绕制于所述磁芯130、210的外围，其中，所述磁芯130、210是预烧结好的磁芯130、210，而所述磁性塑封层140、240是以传递模塑或灌封的方式塑封成型在所述空心线圈110、220和所述预烧结好的磁芯130、210上的磁性塑封层140、240，与所述空心线圈110、220的引线相连的电极121、122、123、124、232、232’、233、233’、234、234’暴露在所述磁性塑封层140、240外侧。
参阅图1A至图2E，本发明实施例还提供一种塑模成型元器件的制造方法，包括如下步骤：
S1、在预烧结好的磁芯210上绕制空心线圈220，或将预烧结好的磁芯130植入预制的空心线圈110内；
S2、通过传递模塑或灌封的方式在所述空心线圈110、220和所述预烧结好的磁芯130、210上形成磁性塑封层140、240，并使与所述空心线圈110、220的引线相连的电极暴露在所述磁性塑封层140、240外侧。
采用空心线圈、预烧结磁芯、磁性塑封层的组合设计，可以提高产品的综合电气特性。由于在塑模成型元器件内引入预烧结好的磁芯，并以传递模塑或灌封方式形成线圈磁芯组合体上的磁性塑封层，既能够有效地避免烧结工艺、以及冷压或热压成型时铜线破损、变形以及磁芯碎裂，又能够提升元器件产品的感值和饱和特性等电气特性，产品的可靠性高且综合性能好，制造工艺简单，成本低。
在一些实施例中，一种料片框架式模塑成型元器件，包括：M(M≥1)个空心线圈、N个(N≥1)磁芯、矩形料片框架组成的组合体，再将组合体以传递模塑或灌封的方式塑封，组合体的电极部分暴露在磁体外侧。
在一些实施例中，所述空心线圈在磁芯中柱上绕制成型，之后与矩形料片框架焊接在一起；或空心线圈单个绕制成型后，先与矩形料片框架焊接形成焊接组件，再将磁芯植入到空心线圈内部。
后续可采用点焊工艺连接空心线圈的引线与矩形料片框架的电极部分，料片框架的电极部分直接裁切折整成型为元器件的电极，工艺简单、自动化程度高、成本低。
在一些实施例中，所述磁芯是铁氧体材质，所述磁性塑封层是软磁合金；或，所述磁芯是软磁合金，所述磁性塑封层是软磁合金。
在一些实施例中，所述磁性塑封层以传递模塑或灌封的方式将空心线圈、磁芯以及矩形料片框架形成的组合体塑封，组合体的电极部分暴露在磁体外侧。
在一些实施例中，所述塑封料将单个空心线圈和磁芯塑封，形成单相元器件，或将多颗空心线圈和磁芯塑封为一个整体，形成多相元器件。
在一些实施例中，塑封成型温度低于用于绕制所述空心线圈的自粘线的绝缘层和自粘层的失效温度，成型压力为0～100MPa。
在一些实施例中，一种料片框架式模塑成型元器件的制作方法，包括以下步骤：
a.空心线圈绕制：采用圆线、扁线、方线、立兹线等自粘线沿着磁芯中柱上卷绕，形成包括单个或多个空心线圈的绕组；
b.空心线圈绕组与矩形料片框架点焊或空心线圈与矩形料片框架点焊：采用热压焊或激光点焊焊接空心线圈绕组和矩形料片框架，使空心线圈的引线与料片框架的电极部分相连，形成焊接组件组合体；
或采用热压焊或激光点焊焊接空心线圈和矩形料片框架，使空心线圈的引线与料片框架的电极部分相连，之后将磁芯植入到空心线圈内部，形成组合体；
c.模压成型：通过模塑或灌封工艺将上述组合体塑封，组合体的电极部分暴露在磁性塑封层外侧；
d.热处理：使塑封层有机成分固化；其中，可通过烘烤使塑封层有机成分固化；
e.将固化后的半成品的电极部分经裁切、折整，得到成品。
以下结合附图进一步描述本发明的具体实施例。
实施例一
如图1A～1E所示，一种料片框架式模塑成型元器件及其制造方法，包括以下步骤：
1)制作空心线圈110
如图1A，空心线圈110由自粘性漆包铜圆线采用对绕的方式绕制而成。
2)点焊空心线圈与矩形料片框架
采用激光点焊将矩形料片框架120的焊角与空心线圈的引脚111熔融在一起，空心线圈与料片焊接后的焊接组件如图1B所示。
3)植入T型磁芯
采用模压一体成型、烧结工艺制作T型磁芯130，之后将T型磁芯的中柱131植入到空心线圈110内，所述T型磁芯为经钝化和绝缘处理的FeSiCr金属软磁粉，磁芯磁导率优选30～100，饱和磁通1000～1500mT。优选的，空心线圈和磁芯的植入配合间隙为20～150μm，以便实现T型磁芯的自动化植入，植入后的组合体，如图1C所示。
4)模塑成型
将空心线圈、T型磁芯、料片框架的组合体转移到注塑模架，优选的，采用注塑工艺将空心线圈、T型磁芯、料片框架的组合体(除电极部分)包覆在磁性塑封层140内，所述磁性塑封层的所含磁粉为经钝化和绝缘处理的FeSiCr金属软磁粉，成型压力为100Mpa，磁导率ui为30～60；脱膜后即获得模塑半成品，之后将模塑半成品，在170℃条件下，烘烤1小时，使塑封层有机成分固化，模塑成型后半成品如图1D所示；
5)电极成型
将步骤4)后的半成品转移到裁切装置，对料片框架进行裁切，形成单个裁切半成品，将料片框架的电极部分120包括侧面电极121、122和底面电极123、124折弯，再将底面电极123、124折进电极槽141、142，再将电极槽141、142中的电极123、124整平，最终制造出成品。如图1E所示为本实施例的成品示意图，包括线圈110、矩阵料片框架的电极部分120(包括侧面电极121、122和底面电极123、124)、T型磁芯130、磁性塑封层140。
实施例二
如图2A～2E所示，一种料片框架式模塑成型电感排，其制造方法包括以下步骤：
1)制作工字型磁芯210
如图2A，采用模压、切削、烧结工艺制作工字型磁芯210，所述工字型磁芯为铁氧体，磁导率优选3000～5000，饱和磁通400～500mT。
2)制作空心线圈绕组
采用扁平自粘线，沿着工字型磁芯210的中柱叠绕，形成空心线圈绕组，如2B所示，由工字型磁芯210和空心线圈220两部分组成。
3)空心线圈绕组与矩形料片框架焊接
采用激光点焊将矩形料片框架230的焊角熔融，包覆空心线圈220的引脚，空心线圈绕组与料片焊接后的焊接组件如图2C所示。
4)模塑成型
将空心线圈、工字型磁芯、料片框架的组合体转移到注塑模架，采用胶水灌封工艺将M个(M≥2)空心线圈220、N个(N≥2)工字型磁芯210、矩形料片框架230(除电极部分)完全塑封，本实施例中，以三个空心线圈和三个工字形磁芯为一个单元，塑封为一个整体。所述磁性塑封层所含磁粉为经钝化和绝缘处理的FeSiAl金属软磁粉，成型压力为10Mpa，磁导率ui为15～35；脱膜后即获得模塑半成品，之后将模塑半成品，经过120℃及以上温度，烘烤2H，使塑封层有机成分固化；
5)电极成型
将步骤4)后的半成品植入裁切装置，对料片框架230进行裁切，形成多个裁切半成品，再将半成品的电极部分进行折弯，最后对底部电极进行整平整脚处理，最终制造出成品。如图2E所示为本实施例的三相电感元器件成品，包括三个工字型磁芯210，210’，210”，三个空心线圈220，220’，220”，以及对应的三对电极232，232’，233，233’，234，234’、磁性塑封层240。
本发明中的空心线圈、磁芯数量不限于一个、两个，空心线圈、磁芯、料片框架的形状、规格在同一实施例中也不限于一种，可根据设计需求，将空心线圈，磁芯设计为不同的形状，选用不同的材质，设计为多相异形结构元器件。
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
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