磁性元件及其制造方法以及用于磁性元件的导线架

摘要

本发明提供一磁性元件包含一导线架、一第一芯材本体和一线圈。该导线架具有一第一部分和与该第一部分之间存有间距的一第二部分。该第一芯材本体配置在该导线架上，其中该第一芯材本体包含一第一贯穿开口(through opening)和一第二贯穿开口。该线圈配置在该第一芯材本体上，其中该线圈具有一第一接点和一第二接点，其中该第一部分经由该第一贯穿开口电性连接该第一接点，以及该第二部分经由该第二贯穿开口电性连接该第二接点。

说明书

本发明是申请日为2014年3月20日，申请号为201410105852.7，发明名称为“磁性元件及其制造方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种磁性元件，特别指一种磁性元件，其具有由导线架制成的电极。

背景技术

随着电感器逐渐小型化及薄型化，线圈不易准确定位，而影响产品合格率。电感器的电极露出于侧表面，因此电路板上必须保留一定空间以防止短路发生。此外，随着产品尺寸缩小，当电感器的电极弯折成型时，容易因弯折应力产生不良的C面裂痕。

目前为止,背景技术所揭示不同型式的电感器存在一些缺点。在日本专利JP4795489B1中，需要多次电镀的电感器设计导致较多的制成步骤，材料选择必需局限于可电镀的材料，以及电感器的电极露出于侧表面。在CN201207320Y中，导线需弯折到铁芯材底部，导致铁芯材不具有平整的底面。若封装过程仍需要加压时，则铁芯材易碎裂。

因此，本发明提出了一个磁性元件及其制造方法来克服上述的缺点。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种磁性元件及其制造方法，解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种磁性元件，其特征在于，包含：

一导线架，具有一第一部分和与该第一部分之间存有间距的一第二部分；

一第一芯材本体，配置在该导线架上，其中该第一芯材本体包含一第一贯穿开口和一第二贯穿开口；以及

一线圈，配置在该第一芯材本体上，其中该线圈具有一第一接点和一第二接点，其中该第一部分经由该第一贯穿开口电性连接该第一接点，以及该第二部分经由该第二贯穿开口电性连接该第二接点。

其中：该第一部分包含一第一突出物，以及该第二部分包含一第二突出物，其中该第一突出物通过该第一贯穿开口连接该第一接点，以及该第二突出物通过该第二贯穿开口连接该第二接点。

其中：一第一导电柱配置在该第一贯穿开口中以连接该第一部分和该第一接点，以及一第二导电柱配置在该第二贯穿开口中以连接该第二部分和该第二接点。

其中：该第一突出物的顶端配置在该第一贯穿开口中，以及该第二突出物的顶端配置在该第二贯穿开口中。

其中：至少一部分的该第一突出物配置于在该第一贯穿开口外部，以及至少一部分的该第二突出物配置于在该第二贯穿开口外部。

其中：进一步包含包覆该线圈的一成型本体。

其中：该第一突出物包含一第一可折叠焊垫，以及该第二突出物包含一第二可折叠焊垫。

其中：该第一突出物包含用来连接该第一接点的一第一弯折部分，以及该第二突出物包含用来连接该第二接点的一第二弯折部分。

其中：该第一贯穿开口的一边和该第一芯材本体的一第一边对齐以形成该第一贯穿开口，以及该第二贯穿开口的一边和该第一芯材本体的一第二边对齐以形成该第二贯穿开口。

其中：该第一贯穿开口的两边和该第一芯材本体的一第一两边对齐以形成该第一贯穿开口，以及该第二贯穿开口的两边和该第一芯材本体的一第二两边对齐以形成该第二贯穿开口。

其中：一第一电极配置在该第一部分的下表面，以及一第二电极配置在该第二部分的下表面。

其中：该第一部分进一步包含一第三突出物，以及该第二部分进一步包含一第四突出物，其中该第一突出物、该第二突出物、该第三突出物和该第四突出物围绕该第一芯材本体。

其中，进一步包含一第二芯材本体，该线圈配置在该第一芯材本体和该第二芯材本体之间。

其中：该第一芯材本体具有实质上平坦的一第一表面，其中该线圈配置在该第一芯材本体的该第一表面上。

其中：该第一芯材本体包含一平板和具有一顶端和一底端的一柱子，其中该柱子的该底端连接该平板，其中该线圈配置在该平板上且缠绕该柱子。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种形成一磁性元件的方法，其特征在于，该方法包含了下列步骤：形成一导线架，其中该导线架具有一第一部分和与该第一部分之间存有间距的一第二部分；在该导线架上配置一第一芯材本体，其中该第一芯材本体包含一第一贯穿开口和一第二贯穿开口；以及在该第一芯材本体上配置一线圈，其中该线圈具有一第一接点和一第二接点，其中该第一部分经由该第一贯穿开口电性连接该第一接点，以及该第二部分经由该第二贯穿开口电性连接该第二接点。

其中：该导线架由电镀或蚀刻形成。

其中，进一步包含下列步骤：形成一成型本体以包覆该线圈。

其中：该第一部分包含一第一突出物，以及该第二部分包含一第二突出物，其中该第一突出物通过该第一贯穿开口连接该第一接点，以及该第二突出物通过该第二贯穿开口连接该第二接点。

其中：一第一导电柱配置在该第一贯穿开口中以连接该第一部分和该第一接点，一第二导电柱配置在该第二贯穿开口中以连接该第二部分和该第二接点。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：1.磁性元件具有完整的电极平面，且平面的形状可依设计需求调整。相对于弯折形成的导线架，磁性元件的底部电极完整，且磁性元件底部电极和电路板之间的接着面积极大化(电极面积使用率大于90％)以提升接着强度。2.突出导电柱的高度及形状可调整以适用不同型态的线圈，因此较容易焊接和定位芯材本体。3.磁性元件底面电极的设计可以降低在电路板上元件与元件之间的距离。4.导线架可直接适用于表面粘着元件(SMD)技术，可节省磁性元件制程中需要电镀的步骤且可电镀的材料较不受限制。

附图说明

图1A为本发明磁性元件的示意图；

图1B为图1A中的磁性元件的爆炸图；

图1C为图1A中的磁性元件的下视图；

图1D为磁性元件的爆炸图，其中第一芯材本体为一T型芯材本体；

图1E为本发明磁性元件的示意图，其中第一芯材本体为一T型芯材本体；

图2A为本发明可折叠导线架的示意图，其中该导线架未折叠；

图2B为本发明可折叠导线架的示意图；

图2C为本发明磁性元件的示意图，其中该导线架可折叠；

图2D为弯折导线架的示意图；

图3为制造图1A、图1E、图2C和图4A的磁性元件的流程示意图；

图4A为本发明磁性元件的示意图，其中导线架凭借电镀或蚀刻形成；

图4B为图4A中的磁性元件的爆炸图。

附图标记说明：10磁性元件；11导线架；11a第一部分；11b第二部分；12第一芯材本体；12a第一贯穿开口；12b第二贯穿开口；12c第一表面；12e平板；12f柱子；13线圈；13a第一接点；13b第二接点；14成型本体；15a第一突出物；15b第二突出物；15c第三突出物；15d第四突出物；16a第一接合点；16b第二接合点；17a第一可折叠焊垫；17b第二可折叠焊垫；20磁性元件；30磁性元件；31步骤；32步骤；33步骤；34步骤。

具体实施方式

本发明的详细说明于随后描述，这里所描述的较佳实施例是作为说明和描述的用途，并非用来限定本发明的范围。

本发明揭示一种磁性元件。在磁性元件中，一导线架的一第一部分和一第二部分分别经由一芯材本体的一第一贯穿开口(through opening)和一第二贯穿开口电性连接一线圈的一第一接点和一第二接点以作为磁性元件底部的一第一电极和一第二电极。

图1A为本发明磁性元件10的示意图。图1B为图1A中的磁性元件10的爆炸图。图1C为图1A中的磁性元件10的下视图。图1D为磁性元件10的爆炸图，其中第一芯材本体为一T型芯材本体。图1E为本发明磁性元件10的示意图，其中第一芯材本体为一T型芯材本体。磁性元件10包含一导线架11、一第一芯材本体12、一线圈13和一成型(molding)本体14。

导线架11具有一第一部分11a和与该第一部分11a之间存有间距的一第二部分11b。选择性地，第一部分11a可包含一第一突出物15a，以及第二部分11b 可包含一第二突出物15b。为了在导线架11和线圈13之间达到较佳的电性连接，第一突出物15a顶部高于第一贯穿开口12a顶部，以及第二突出物15b顶部高于第二贯穿开口12b顶部。较佳来说，第一部分11a进一步包含一第三突出物15c，以及第二部分11b进一步包含一第四突出物15d，其中该第一突出物15a、该第二突出物15b、该第三突出物15c和该第四突出物15d围绕该第一芯材本体12。在一个实施例中(见图2A、图2B和图2C)，第一突出物15a包含一第一可折叠焊垫17a，以及第二突出物15b包含一第二可折叠焊垫17b。详细来说，导线架11的第一部分11a具有折叠以作为第一突出物15a的一第一可折叠焊垫17a，以及导线架11的第二部分11b具有折叠以作为第二突出物15b的一第二可折叠焊垫17b。在另一个实施例中(见图2D)，第一突出物15a包含用来连接线圈第一接点的一第一弯折部分，以及第二突出物15b包含用来连接线圈第二接点的一第二弯折部分。举例来说，第一突出物15a、第二突出物15b、第三突出物15c和第四突出物15d可凭借弯折一平坦导线架11的四个片段形成。此外，导线架11也可凭借电镀或蚀刻形成(之后描述)。

一第一芯材本体12配置在导线架11上。第一芯材本体12为一磁性芯材本体。第一芯材本体12可由任何适合的磁性粉末制成，例如铁合金粉末(铁-铬-硅、铁-铝-铬或铁-硅-铝)、铁氧体(ferrite)粉末(镍-锌铁氧体或锰-锌铁氧体)、非晶质合金粉末或铁粉。凭借加压成型(例如加热或烧结)，磁性粉末和粘着剂混合以形成第一芯材本体12。第一芯材本体12可根据设计或实际应用而具有任何适合的形状。

第一芯材本体12包含一第一贯穿开口12a和一第二贯穿开口12b。

第一贯穿开口12a和第二贯穿开口12b以不同的方式实现：在一个实施例中，第一贯穿开口12a和第二贯穿开口12b各别形成于第一芯材本体12的内部；在另一个实施例中，第一贯穿开口12a和第二贯穿开口12b各别具有一边和第一芯材本体12的一边对齐，在更另一个实施例中，第一贯穿开口12a和第二贯穿开口12b各别具有两边和第一芯材本体12的两边对齐。

一线圈13配置在该第一芯材本体12上。线圈13可凭借圆线、扁线、铜或银制漆包线缠绕形成。线圈13也可由已知技术(例如电镀、蚀刻、印刷制程或薄膜制程)形成的一导线或一导电图案制成。线圈13具有一第一接点13a和一第二接点13b。第一部分11a经由该第一贯穿开口12a电性连接第一接点13a，以及第二部分11b经由第二贯穿开口12b电性连接第二接点13b。较佳来说，第一部分11a包含一第一突出物15a，以及第二部分11b包含一第二突出物15b，其中该第一突出物15a通过第一贯穿开口12a连接第一接点13a，以及该第二突出物15b通过第二贯穿开口12b连接第二接点13b。在一个实施例中，第一突出物15a的顶端配置在第一贯穿开口12a中，以及第二突出物15b的顶端配置在第二贯穿开口12b中。换句话说，参阅图1E和图4A，第一接点13a和第一突出物15a的第一接合点16a可位于第一贯穿开口12a内部，以及第二接点13b和第二突出物15b的第二接合点16b可位于第二贯穿开口12b内部。在另一个实施例中，至少一部分的第一突出物15a配置于在第一贯穿开口12a外部，以及至少一部分的第二突出物15b配置于在第二贯穿开口12b外部。换句话说，参阅图1A，第一接点13a和第一突出物15a的第一接合点16a实质上高于第一贯穿开口12a顶部，以及第二接点13b和第二突出物15b的第二接合点16b实质上高于第二贯穿开口12b顶部。

一第一导电柱(未图示)可配置在第一贯穿开口12a中以连接第一部分11a和第一接点13a，以及一第二导电柱(未图示)可配置在第二贯穿开口12b中以连接第二部分11b和第二接点13b。其已揭示在美国专利申请号13/179,884(申请日为2011年7月11日)的文件中。

线圈13以不同的方式配置在第一芯材本体12上。在一个实施例中(见图1A和图1B)，第一芯材本体12具有实质上平坦的一第一表面12c，其中线圈13配置在该第一芯材本体12的该第一表面12c上。在另一个实施例中(见图1E、图2C和图4A)，第一芯材本体12(例如T型芯材)包含一平板12e和具有一顶端和一底端的一柱子12f，其中该柱子12f的该底端连接该平板12e，其中线圈13配置在该平板12e上且缠绕该柱子12f。在一个实施例中，磁性元件10进一步包含一第二芯材本体(未图示)，其中线圈13配置在该第一芯材本体12和该第二芯材本体之间。第一芯材本体12和第二芯材本体的可由相同材料制成或由不同材料制成。

第二芯材本体为一磁性芯材本体。第二芯材本体可由任何适合的磁性粉末制成，例如铁合金粉末(铁-铬-硅、铁-铝-铬或铁-硅-铝)、铁氧体(ferrite)粉末(镍-锌铁氧体或锰-锌铁氧体)、非晶质合金粉末或铁粉。凭借加压成型(例如加热或烧结)，磁性粉末和粘着剂混合以形成第二芯材本体。第二芯材本体可根据设计或实际应用而具有任何适合的形状。

一成型本体14包覆线圈13。一第一电极配置在第一部分11a的下表面，以及一第二电极配置在第二部分11b的下表面。换句话说，导线架11的第一部分11a和第二部分11b各别的底部露出于成型本体14的底部，使得第一部分11a和第二部分11b分别作为磁性元件10的一第一电极和一第二电极。磁性元件10的第一电极和第二电极可凭借印刷或电镀形成。

图3为制造图1A、图1E、图2C和图4A的磁性元件10、20、30的流程示意图。

在步骤31中，形成一导线架11，其中该导线架11具有一第一部分11a和与该第一部分11a之间存有间距的一第二部分11b。选择性地，第一部分11a可包含一第一突出物15a，以及第二部分11b可包含一第二突出物15b。

在适用于表面粘着元件(SMD)技术的磁性元件的一个实施例中，导线架可凭借电镀或蚀刻形成。图4A为本发明磁性元件30的示意图，其中导线架11凭借电镀或蚀刻形成。图4B为图4A中的磁性元件30的爆炸图。为了形成导线架11，举例来说，锡或镍/锡可电镀在一由铜制成的导电材料(例如铜箔)上，或是蚀刻一导电材料(例如金属基板)。在此案例中，第一突出物15a和第二突出物15b各别为一导电柱。其优点列出如下：1.磁性元件具有完整的电极平面，且平面的形状可依设计需求调整。相对于弯折形成的导线架，磁性元件的底部电极完整，且磁性元件底部电极和电路板之间的接着面积极大化(电极面积使用率大于90％)以提升接着强度。2.突出导电柱的高度及形状可调整以适用不同型态的线圈，因此较容易焊接和定位芯材本体。3.磁性元件底面电极的设计可以降低在电路板上元件与元件之间的距离。4.导线架可直接适用于表面粘着元件(SMD)技术，可节省磁性元件制程中需要电镀的步骤且可电镀的材料较不受限制。

在步骤32中，在该导线架11上配置一第一芯材本体12，其中该第一芯材本体12包含一第一贯穿开口12a和一第二贯穿开口12b。在一个实施例中，磁性元件10进一步包含一第二芯材本体(未图示)，其中线圈13配置在该第一芯材本体12和该第二芯材本体之间。第一芯材本体12(或第二芯材本体)为一磁性芯材本体。第一芯材本体12和第二芯材本体的可由相同材料制成或由不同材料制成。第一芯材本体12(或第二芯材本体)可由热压成型或冷压成型形成，较佳来说为冷压成型。

在步骤33中，在该第一芯材本体12上配置一线圈13，其中该线圈13具有一第一接点13a和一第二接点13b，其中该第一部分11a经由该第一贯穿开口12a电性连接该第一接点13a，以及该第二部分11b经由该第二贯穿开口12b电性连接该第二接点13b。较佳来说，第一部分11a包含一第一突出物15a，以及第二部分11b包含一第二突出物15b，其中该第一突出物15a通过第一贯穿开口12a连接第一接点13a，以及该第二突出物15b通过第二贯穿开口12b连接第二接点13b。一第一导电柱(未图示)可配置在第一贯穿开口12a中以连接第一部分11a和第一接点13a，以及一第二导电柱(未图示)可配置在第二贯穿开口12b中以连接第二部分11b和第二接点13b。线圈13可凭借圆线、扁线、铜或银制漆包线缠绕形成。线圈13也可由已知技术(例如电镀、蚀刻、印刷制程或薄膜制程)形成的一导线或一导电图案制成。

在步骤34中，形成一成型本体14以包覆该线圈13。成型本体14可由热压成型或冷压成型形成，较佳来说为热压成型。一第一电极配置在第一部分11a的下表面，以及一第二电极配置在第二部分11b的下表面。换句话说，导线架11的第一部分11a和第二部分11b各别的底部露出于成型本体14的底部，使得第一部分11a和第二部分11b分别作为磁性元件10的一第一电极和一第二电极。磁性元件10的第一电极和第二电极可凭借印刷或电镀形成。

详细制程列出如下。一导线架凭借冲压(punching)、电镀或蚀刻形成，接着导线架点胶(dispensed)。一芯材本体凭借冷压成型形成且连结于导线架。线圈配置在芯材本体上，且线圈端点凭借点焊(spotwelding)或雷射焊接(加上线头裁切)电性连接导线架的突出物。凭借热压成型和熟化(curing)形成一成型本体以包覆线圈。磁性元件电极凭借电镀或印刷形成。最后，裁粒和通过电性测试以完成最终产品。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。