一体成型电感线圈的制备方法与流程

专利2026-07-11  11


本发明涉及一体成形电感领域,具体涉及一种一体成型电感线圈的制备方法。


背景技术:

1、一体成型电感是指以复合型材为主体材料,通过一次性模压、注塑等工艺制成的电感元件。粉芯一体成型电感则是其中一种,其芯部主要由铁芯粉末、磁性粒子、硅酸钡等结构调理剂混合打成的混合物制成。这种电感元件具有高效、便捷等优点,在现代经济发展中被广泛应用。随着信息产业朝着集成化和高频化方向发展,一体成型电感,特别是铁粉芯制备的一体成型电感,应用越来越广泛。

2、一体成型电感主要由芯部、绕组和封装三个部分组成。粉芯一体成型电感的芯部是由特定的粉末材料制成,这种粉末材料经过均匀分散和混合,形成具有高磁导率和低热损耗的磁芯。绕组部分则采用立式缠绕或径向缠绕的方式,将线圈制作在极化后的芯部材料里。最后,通过封装工艺将芯部和绕组整合在一起,形成完整的一体成型电感。一体成型电感具有以下特点:①高效能:由于其独特的结构和材料选择,粉芯一体成型电感具有较高的磁导率和较低的热损耗,从而提高了电路的整体性能。②紧凑度高:一体成型电感可以实现多个电感共存或电感与其他电子元件在空间上的嵌入,提高了电路的紧凑度。③稳定性好:由于采用一次性模压、注塑等工艺制成,粉芯一体成型电感具有较高的稳定性和可靠性。粉芯一体成型电感广泛应用于各种电子产品中,如手机、电脑、平板等设备的电路板中,以及各类电机、变压器等电力设备中。随着电子工业的快速发展和电子产品的不断更新换代,粉芯一体成型电感的应用领域也在不断拓展。

3、现有技术中,一体成型电感线圈主要采用漆包线制作。漆包线由导体和绝缘层两部分组成。制备方法为:裸线经退火软化后,再经过多次涂漆、烘焙而成;漆包线具有较高的机械性能、化学性能、电性能、热性能等四大性能,其绝缘性能好,耐高温、耐化学腐蚀,有助于提高电器设备的工作稳定性。

4、但是,对于使用粉芯制备的一体成型电感,将线圈成型到粉芯里面再进行高温热处理。热处理的温度往往超过500℃。而漆包线使用温度不超过300℃,也就是说粉芯热处理最高热处理温度不超过300℃,但是在300℃的温度条件下,粉芯在压制时产生的应力无法有效去除,粉芯的磁滞损耗较高;而热处理温度过高将导致漆包线绝缘层被破坏导致损耗增加。可以说线圈在高温下的绝缘能力限制了一体成型电感的发展,尤其对于低损耗大电流应用的一体成型电感。

5、因此需要对现有的电感线圈进行改进。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状提供一种耐温性好的一体成型电感线圈的制备方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

3、①制备一次绝缘液:将硅酸盐、氮化物、y2o3、bi2o3、tio2与水混合形成一次绝缘液;

4、②一次绝缘:将金属线圈放置在一次绝缘液中,浸泡0.1~500min后取出线圈,得到一次绝缘的线圈;

5、③制备二次绝缘液:将硅树脂和氮化物混合得到二次绝缘液;

6、④二次绝缘:将步骤②的一次绝缘的线圈放置在二次绝缘液中,浸泡0.1~500min后取出线圈,得到二次绝缘的线圈;

7、⑤热处理:将二次绝缘的线圈在非氧化性气氛条件下煅烧,煅烧温度为80~400℃。

8、tio2电导率大约为10-15~10-9s/cm,硅酸盐电导率约为10-3s/cm,y2o3电导率约为10-2s/cm,因此组成的一次绝缘液形成的一次绝缘层的绝缘性能较好。

9、优选地,所述硅酸盐为硅酸锂、硅酸铵、硅酸钠和硅酸钾的一种或多种。

10、优选地,所述步骤的氮化物为氮化铝、六方氮化硼、立方氮化硼、氮化钛、氮化钽、氮化钒、氮化磷、氮化硅、氮化锂和氮化镁的一种或多种。

11、优选地,所述氮化物的粒度d10<10μm,d50<30μm,d99<60μm。

12、优选地,所述步骤②的金属线圈表面积与一次绝缘液体积的比为(0.01~200cm2):1cm3,所述浸泡温度为-5~100℃。在一次绝缘处理过程中可以使用搅拌或泵抽循环等方式将金属线圈与绝缘液混合均匀。

13、优选地,所述步骤④的金属线圈表面积与二次绝缘液体积的比为(0.01~200cm2):1cm3,所述浸泡温度为-5~100℃。在二次绝缘处理过程中可以使用搅拌或泵抽循环等方式将金属线圈与绝缘液混合均匀。

14、优选地,所述步骤③的氮化物为氮化铝、六方氮化硼、立方氮化硼、氮化钛、氮化钽、氮化钒、氮化磷、氮化硅、氮化锂和氮化镁的一种或多种。

15、优选地,所述硅树脂的化学式为[(ch3)x(r)ysio24-x-y]n,x为硅原子上甲基的数量,y为r基团的数量,所述x+y≤4。硅树脂的为聚硅氧烷树脂,这种硅氧烷聚合物的结构特点在于其分子中的硅原子与氧原子通过共价键结合形成硅氧链。除了主要的硅氧烷聚合物外,硅树脂还可以包括有机硅单体、稀释剂、交联剂、催化剂等其他成分。这些成分在硅树脂的制备过程中起到不同的作用,如促进聚合反应、调整硅树脂的物理化学性质等。

16、优选地,所述步骤①中,氮化物与水的质量比为0.05~80:100;硅酸盐与水的质量比为0.03~2:1;所述y2o3与水的质量比为0~0.5:1;所述bi2o3与水的质量比为0~0.5:1;与tio2与水的质量比为0~0.5:1。

17、优选地,所述步骤③中硅树脂与氮化物的质量比为100:0.1~60。硅树脂包含甲基硅树脂(mq树脂)、苯基硅树脂、氟硅树脂、聚酯硅树脂、酚醛硅树脂和改性硅树脂的一种或多种。硅树脂与氮化物的质量比为100:0.1~60;低于此比例,得到的二次绝缘液形成的绝缘层的绝缘性能会有所降低,高于此比例,则二次绝缘液的粘度太高,不能涂覆在铜线圈表面形成绝缘层。

18、与现有技术相比,本发明的优点在于:

19、①简化制备过程,方法简单,降低了制备成本,同时减少带绝缘层线圈在绕制过程中的表面损害;

20、②本发明一次绝缘和二次绝缘后得到的绝缘层为无机物,其耐热性好,在一体成型电感的热处理温度区间仍能维持原性能,能够提高电感线圈的使用温度,可以承受更高的使用电流;

21、③增加热导率:制得的绝缘层中包含具有绝缘和导热性能的材料,可以将线圈和粉芯产生的热量导出,降低器件温升,这会提高磁性材料的使用效率和寿命;

22、④不使用酒精、乙酸甲酯等低闪点有机溶剂,减少绝缘过程中的挥发性有机化合物排放,保证生产的安全。



技术特征:

1.一种一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述硅酸盐为硅酸锂、硅酸铵、硅酸钠和硅酸钾的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述步骤①的氮化物为氮化铝、六方氮化硼、立方氮化硼、氮化钛、氮化钽、氮化钒、氮化磷、氮化硅、氮化锂和氮化镁的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述氮化物的粒度d10<10μm,d50<30μm,d99<60μm。

5.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述步骤②的金属线圈表面积与一次绝缘液体积的比为(0.01~200cm2):1cm3,所述浸泡温度为-5~100℃;所述步骤④的金属线圈表面积与二次绝缘液体积的比为(0.01~200cm2):1cm3,所述浸泡温度为-5~100℃。

6.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述步骤③的氮化物为氮化铝、六方氮化硼、立方氮化硼、氮化钛、氮化钽、氮化钒、氮化磷、氮化硅、氮化锂和氮化镁的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述硅树脂的化学式为[(ch3)x(r)y(sio2)4-x-y]n,x为硅原子上甲基的数量,y为r基团的数量,所述x+y≤4。

8.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述步骤①中,氮化物与水的质量比为0.05~80:100;硅酸盐与水的质量比为0.03~2:1;所述y2o3与水的质量比为0~0.5:1;所述bi2o3与水的质量比为0~0.5:1;与tio2与水的质量比为0~0.5:1。

9.根据权利要求1所述的一体成型电感线圈的制备方法,其特征在于:所述步骤③中硅树脂与氮化物的质量比为100:0.1~60。


技术总结
本发明公开了一种一体成型电感线圈的制备方法,包括以下步骤:①制备一次绝缘液:将硅酸盐、氮化物、Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、Bi<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、TiO<subgt;2</subgt;与水混合形成一次绝缘液;②一次绝缘:将金属线圈放置在一次绝缘液中,浸泡0.1‑500min后取出线圈,得到一次绝缘的线圈;③制备二次绝缘液:将硅树脂和氮化物混合得到二次绝缘液;④二次绝缘:将步骤②的一次绝缘的线圈放置在二次绝缘液中,浸泡0.1‑500min后取出线圈,得到二次绝缘的线圈;⑤热处理:将二次绝缘的线圈在非氧化性气氛条件下煅烧,煅烧温度为80~400℃。与现有技术相比,本发明耐热性好且热导率高。

技术研发人员:包崇玺,赵乾,陈兵,江皇勇
受保护的技术使用者:东睦新材料集团股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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