專利名稱：電感元件的制造方法
技術領域：
本發明提供一種電感元件的制造方法，尤指利用下模仁及上模仁相對移動于填料 位置及擠壓位置，使其制造出一體成型、成本低廉且具有低損耗高導磁率的電感元件。
背景技術：
電感元件一般屬于輔助性質，其主要作用在于阻礙電流的變化，用以維持電子產 品的穩定性。其結構的形式可依應用線路搭配的不同，而設計出不同構造。目前電感器的 應用線路主要分為兩大類，一為信號用途，例如能量儲存及抑制瞬間電流等的應用 ’另一類 則為噪聲抑制用途，如電磁干擾(ElectromagneticDisturbance，EMI)抑制及噪聲濾波等。電感元件的產品特性主要受到鐵芯材料所影響。鐵芯位于線圈中心位置，分為陶 瓷及鐵氧體材料兩種。陶瓷鐵芯為信號用途，如陶瓷繞線電感及積層陶瓷電感；鐵氧體鐵 芯則用于抑制電磁干擾，如扼流器(Power Choke)、陶鐵磁珠(Ferrite Bead, FB)及磁鐵心 (Ferrite Core)。而電感元件依構造亦可分為繞線型及積層型兩種，其中繞線型為普遍使用的技 術，其具有損耗小、容許電流大、簡單、成本低等優點，但其結構卻受到小型化的限制。根據 電磁理論，以線圈卷繞鐵芯即為電感組件，過去傳統的電感元件多以繞線形式來生產。繞線 型電感元件一方面可利用線圈粗細來控制耐電流，另一方面亦可控制繞圈圈數來調整電感 值，產品設計較具彈性，然而體積較大為其缺點。現有利用鐵硅合金制造電感元件的制造方法為利用片狀式或塊狀式的鐵硅合金 材料利用組裝的方式形成電感元件，請參考圖10，是現有電感元件的側視剖面圖，可由圖中 清楚看出，此電感元件A包括有線圈Al，并于線圈Al外部組設有片狀式或塊狀式的鐵硅合 金材料A2，且鐵硅合金材料A2的內外表面皆形成有絕緣層A3，而組設方式必須通過點膠 黏合加工，便會造成繁雜作業及增加成本，另一方面，通過組裝的方式使線圈Al通過通孔 Al 1套合于鐵硅合金材料A2內，難免會存在空隙A4，如此線圈Al外圍便產生較大的磁路徑 (Le)，且線圈Al的通孔All內圓周受到空隙A 4的影響而產生較小的截面積，便使得線圈 Al造成較大的電磁率損耗，且亦無法有效降低線圈的粗細與圈數，使金屬材料日漸稀少下， 企業所需負擔的材料成本越趨昂貴。所以，根據上述諸點缺失的考慮，發明人乃針對電感元件的特性上作一深入分析 與探討，并經由多方評估及考慮，且通過苦心鉆研與研發，始設計出此種電感元件的制造方 法的發明專利。
發明內容
發明人有鑒于現有技術的缺失，乃依其從事電感元件的制造經驗和技術累積，針 對上述缺失悉心研究各種解決的方法，在經過不斷的研究與改良后，終于開發設計出一種 全新的電感元件的制造方法的發明誕生。本發明的主要目的為一體成型出電感元件，其方法在于利用一模具，其包括有下模仁及上模仁，可延一軸向相對移動至填料位置及擠壓位置，便可使鐵硅合金材料填充至下模仁位于填料位置所形成的第一空間中，再置放線圈于第一空間的鐵硅合金材料內，并將線圈的延伸部置于鐵硅合金材料外，再次填充鐵硅合金材料于上模仁移動至填料位置所形成的第二空間中，使線圈本體由鐵硅合金材料所覆蓋，之后移動上模仁及下模仁于擠壓位置，令鐵硅合金材料受到擠壓進而與線圈結合，再進行鐵硅合金材料的固化步驟，使線圈本體被固定于鐵硅合金材料中，如此，一體成型的電感元件內不具有空隙，使線圈孔洞周圍的本體為形成有較大的截面積，且孔洞周圍本體分別形成有較短的磁路徑，便可產生低損耗高導磁率的電感元件，使鐵硅合金材料配合一體成型的結構為具有高導磁率的功效，便可使線圈本體的線圈數量不需纏繞過多，亦可達到相同或更好的導磁效果，進而減少材料成本。
本發明的次要目的在于將鐵硅合金材料覆蓋線圈本體后，利用上模仁及下模仁擠壓鐵硅合金材料，當鐵硅合金材料受到擠壓后便會與線圈進行結合，之后，再進行加熱的固化步驟便可使線圈穩固地與鐵硅合金材料相互緊合。
[oo10] 圖l為本發明電感元件的制造流程圖。[oo11] 圖2為本發明下模仁及上模仁開合的側視圖。[oo12] 圖3為本發明填充鐵硅合金材料的側視圖。[oo13] 圖4為本發明置放線圈于下模仁上的側視圖。[oo14] 圖5為本發明上模仁位于填充位置的側視圖。[oo15] 圖6為本發明再次填充鐵硅合金材料的側視圖。[oo16] 圖7為本發明下模仁及上模仁沖擠鐵硅合金材料的側視。[oo17] 圖8為本發明電感元件成型的立體外觀圖。[oo18] 圖9為本發明電感元件成型的側視剖面圖。[oo19] 圖lo為現有電感元件的側視剖面圖。
[主要元件符號說明]
l1下模仁
lol1第一空間1121凹槽
111基座121下沖
11l1通孔
21上模仁
2l1中模221上沖
2111通孔20l1第二空間
31電感元件
3l1鐵硅合金材料3221延伸部
321線圈32lo1孔洞
32l1本體
41送料裝置
A1電感元件
Al、線圈 A3、絕緣層All、通孔 A4、空隙A2、鐵硅合金材料
具體實施例方式為達成上述目的及功效，本發明所采用的技術手段及其構造，茲繪圖就本發明的 較佳實施例詳加說明其特征與功能如下，俾利完全了解。請同時參考圖1 圖7，為本發明電感元件的制造流程圖、下模仁及上模仁開合 的側視圖、填充鐵硅合金材料的側視圖、置放線圈于下模仁上的側視圖、上模仁位于填充位 置的側視圖、再次填充鐵硅合金材料的側視圖及下模仁及上模仁沖擠鐵硅合金材料的側視 圖，可由圖中清楚看出，本發明為利用一模具來制造出一體成型的電感元件，其模具為包括 有下模仁1及上模仁2，并可使下模仁1及上模仁2為可延一軸向相對移動至填料位置及擠 壓位置，其制造流程包括有(100)填充材料，使下模仁1位于填料位置，將鐵硅合金材料31填充至下模仁1所 形成的第一空間101中。(101)置放線圈，置放線圈32于第一空間101的鐵硅合金材料31中，并使線圈32 的延伸部322露出鐵硅合金材料31外。(102)填充材料，使上模仁2位于填料位置，上模仁2與線圈32本體321形成第二 空間201，將鐵硅合金材料31填充至第二空間201中，覆蓋線圈32本體321。(103)模具沖擠，將上模仁2及下模仁1位于擠壓位置，令鐵硅合金材料31與線圈 32相互結合。(104)固化成型，固化鐵硅合金材料31，并固設線圈32本體321于鐵硅合金材料 31內。(105)成型電感元件3。本發明一體成型電感元件的制造方法為先開合下模仁1及上模仁2，并移動下模 仁1至填料位置，進行第一次充填材料步驟(1st Fill With Material)，詳而言之，下模仁 1為包括有基座11，且基座11為具有通孔111，使下沖12可活動位移于通孔111內，而基座 11與下沖12于填料位置時為具有落差，意即，下沖12位于遠離上模仁2，而基座11較近于 上模仁2的方式設置，且下沖12及基座11因落差而圍合有第一空間101，如此，便可使下模 仁1開合于填料位置時，送料裝置4為可將鐵硅合金材料31填充至第一空間101內。再者，于鐵硅合金材料31填入第一空間101后，進行置放線圈步驟(Position Coil)，意即進一步將線圈32置放于下模仁1與上模仁2間，使線圈32的部分本體321能 置放于第一空間101內的鐵硅合金材料31中，且基座11鄰近于上模仁2的表面為具有L 型態的凹槽112，便可使線圈32的延伸部322置放其中，使線圈32的延伸部322露出鐵硅 合金材料31外，避免線圈32的延伸部322被鐵硅合金材料31所包覆，造成無法與電路板 電性連接的產品瑕疵情況，此凹槽112的型態可隨延伸部322的樣式或位置而有不同的設 置型態或方式，然而，上述的設置型態或方式僅為本發明說明的實施例，并不局限于本發明 中。之后，再移動上模仁2于填料位置，進行第二次充填材料步驟Qst Fill WithMaterial)，詳而言之，上模仁2為包括有中模21，且中模21為具有通孔211，使上沖22可活 動位移于通孔211內，當上沖22與中模21于初始位置時為具有落差，此落差的定義在于， 上沖22遠離下模仁1，而中模21較近于下模仁1的方式設置，若上模仁2移動至填料位置 時，則表示中模21為移動至基座11設有線圈32延伸部111的表面，此時，中模21與線圈 32為可產生第二空間201，且亦可使線圈32的延伸部111夾合于基座11和中模21間，并 固定線圈32于下模仁1及上模仁2之間的位置，再進行第二次的填料動作，同樣地，其為利 用送料裝置4將鐵硅合金材料31填充至第二空間201內，使第二空間201覆蓋線圈32，如 此便可令線圈32的本體321外部包覆有鐵硅合金材料31。并于線圈32的本體321包覆鐵硅合金材料31后，移動下模仁1及上模仁2至擠 壓位置，也就是說，下模仁1及上模仁2合模后分別利用下沖12由下往上及上沖22沖擠 (Compacting Press)第一空間101及第二空間201內的鐵硅合金材料31，并使鐵硅合金材 料31相互結合線圈32本體321，再進行鐵硅合金材料31的固化步驟，此固化步驟為包括有 紫外線的照射或加熱，去除原本為流體性質鐵硅合金材料31中所含的水分，使線圈32本體 321被固設于鐵硅合金材料31內，如此便可成型電感元件3。之后，再進行退模步驟⑴nloading thefforking Article)，將成型的電感元件3退 出下模仁1及上模仁2間，且電感元件3本身亦會進行絕緣處理。再請同時參考圖8、9，為本發明電感元件成型的立體外觀圖及側視剖面圖，可由圖 中清楚看出，成型后的電感元件3為包含有鐵硅合金材料31及線圈32，本發明成型后的電 感元件3為表面黏著型態，其利用表面粘著方式(Surface mount technology, SMT)與電路 板(圖式未示出)相固接。一般來說，為使電感元件3為具有良好的導磁特性，因此本發明為利用鐵硅合金 來包覆線圈32，其鐵硅合金可為一粉末型態，且鐵硅合金粉末為進一步包含有膠材，此膠材 與鐵硅合金粉末為均勻混合形成鐵硅合金材料31。由上述得知，電感元件3為包括有線圈32及包覆線圈32外部的鐵硅合金材料31， 其中線圈32為金屬材質所制成，其為具有本體321，此本體321為一繞圈型態，其為用以形 成磁場，并于本體321 二側邊具有延伸部322，而延伸部322為可與電路板進行固接步驟的 正負兩極部。且因本體321為一繞圈型態，其為貫穿有孔洞3210，同樣地，此孔洞3210內亦成型 有鐵硅合金材料31，此時孔洞3210周圍的本體321間為形成有較大的截面積(Ae)，且孔洞 3210周圍的本體321分別形成有較短的磁路徑(Le)，不僅可使此種電感元件3為具有導磁 率更高，功率損耗率低的優勢，亦可有效降低鐵硅合金材料31材料的成本。一般來說，線圈32皆由金屬材料，如銅、銅鋁合金等所制造，然而，此些金屬材料 逐日稀少下，材料價格日益昂貴，利用鐵硅合金材料31包覆線圈32本體321，進而成型電感 元件3，便可因鐵硅合金材料31本身所產生的高導磁率并搭配此一體成型的結構，使電感 元件3可達到相同或更好導磁效果下，為可相對減少線圈32本體321的圈數，有效降低金 屬材料的成本。且利用上述的制造方式便可將電感元件3的鐵硅合金材料31為相互結合線圈32 并不會具有空間，因此電感元件3亦可具有較小的體積型態，在電子裝置日趨微小化下，此 較小的電感元件3型態為可在提供更好的功能的情況下，占有更小的空間。
綜上所述，本發明上述電感元件3于制造時，為具有下列的優點(1)本發明為利用下模仁1及上模仁2移動于填料位置及擠壓位置間，使鐵硅合 金材料31可填入下模仁1位于填料位置時所形成的第一空間101中，再置放線圈32于第 一空間101的鐵硅合金材料31內，并露出線圈32的延伸部322于鐵硅合金材料31外，再 填充鐵硅合金材料31至上模仁3移動至填料位置所形成的第二空間201中，并使鐵硅合金 材料32覆蓋線圈32本體321，再移動下模仁1及上模仁2于擠壓位置，擠壓鐵硅合金材料 31與線圈32結合，再固化鐵硅合金材料31，使線圈32本體被固定于鐵硅合金材料31中， 通過一體成型的制造方式，便可使電感元件3內避免產生空隙，令線圈32孔洞3210兩側的 本體321為形成有較大的截面積，且兩側本體321分別形成有較短的磁路徑，便可產生低損 耗高導磁率的電感元件3，且使此一體成型的電感元件3配合利用鐵硅合金材料31來包覆 線圈32外部，在鐵硅合金材料31具有高導磁效率上，便可使線圈32本體321的線圈數量 不需纏繞過多，亦可達到相同或更好的導磁效果，便可有效減少線圈的材料成本。(2)本發明的電感元件3為利用下模仁1及上模仁2同時擠壓鐵硅合金材料31， 并使鐵硅合金材料31與線圈32結合，再進行加熱固化步驟，便可使線圈32本體322穩固 地被固定于鐵硅合金材料31內部。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，非因此即局限本發明的專利范圍，故凡 是運用本發明說明書及附圖內容所為的簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含于本發明 的專利范圍內。綜上所述，本發明上述的電感元件于制造時，為確實能達到其功效及目的，故本發 明誠為一實用性優異的發明，為符合發明專利的申請要求，依法提出申請。
權利要求
1.一種電感元件的制造方法，尤指針對表面粘著型態的電感元件的一體成型方法，此 電感元件為包括有線圈及鐵硅合金材料，其特征在于步驟包括有(A)使下模仁位于填料位置，將鐵硅合金材料填充至下模仁所形成的第一空間中；(B)置放線圈于第一空間的鐵硅合金材料中，并使線圈的延伸部露出鐵硅合金材料外；(C)使上模仁位于填料位置，上模仁與線圈本體形成第二空間，將鐵硅合金材料填充至 第二空間中，覆蓋線圈本體；(D)模具沖擠，將上模仁及下模仁位于擠壓位置，令鐵硅合金材料與線圈相互結合；(E)固化成型，固化鐵硅合金材料，并固設線圈本體于鐵硅合金材料內；(F)成型電感元件。
2.如權利要求1所述電感元件的制造方法，其特征在于，該下模仁為包括有基座，且基 座為具有通孔，使下沖可活動位移于通孔內并產生填料位置及擠壓位置。
3.如權利要求2所述電感元件的制造方法，其特征在于，該第一空間為由下沖及基座 所圍合。
4.如權利要求2所述電感元件的制造方法，其特征在于，該基座鄰近于上模仁的表面 為具有凹槽，便可使線圈的延伸部置放其中。
5.如權利要求4所述電感元件的制造方法，其特征在于，該凹槽為L型態。
6.如權利要求1所述電感元件的制造方法，其特征在于，該上模仁為包括有中模，且中 模為具有通孔，使上沖可活動位移于通孔內并產生填料位置及擠壓位置，若上模仁移動至 填料位置時，中模為移動至基座設有線圈延伸部的表面，且中模與線圈為可產生第二空間。
7.如權利要求1所述電感元件的制造方法，其特征在于，該固化步驟為通過加熱的方 式，使鐵硅合金材料內的膠材硬化。
全文摘要
一種電感元件的制造方法，利用一模具來制造出電感元件，模具包括下模仁及上模仁，并使下模仁及上模仁延一軸向相對移動至填料位置及擠壓位置，當下模仁位于填料位置時可將鐵硅合金材料填充至下模仁所形成的第一空間中，再置放線圈于第一空間的鐵硅合金材料內，使線圈的延伸部露出鐵硅合金材料外，再將上模仁位于填料位置，填充鐵硅合金材料至上模仁所形成的第二空間中，覆蓋線圈本體，之后移動上模仁及下模仁于擠壓位置，令鐵硅合金材料與線圈相互結合，并固化鐵硅合金材料，使線圈本體被固定于鐵硅合金材料中，且鐵硅合金材料配合一體成型的結構產生高導磁性，減少線圈圈數，低線圈金屬材料成本，可一體成型具有低成本低損耗高導磁率的電感元件。
文檔編號H01F41/00GK102122560SQ20101000149
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者陳明琦 申請人:臺北沛波電子股份有限公司