[發(fā)明專利]一種基于3D打印制備微型電感元件的方法與應用

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• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN114188149A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 孫海波;郭志力;王敬慧;陳東初;朱鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H01F41/04
• 分類號: H01F41/04;B22F3/115
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 廖奇麗

本發(fā)明屬于制備電感元件技術領域，具體公開了一種基于3D打印制備微型電感元件的方法，包括以下步驟：在支撐介質(zhì)中進行3D嵌入打印線圈，經(jīng)固化后，得三維線圈；去除支撐介質(zhì)后，向三維線圈中注入磁性漿料，經(jīng)烘干后，進行等靜壓處理，得磁芯線圈；將磁芯線圈排膠、燒結(jié)后，電鍍電極，得微型電感元件。本發(fā)明通過在支撐介質(zhì)中進行3D嵌入打印線圈，打印出的線圈，其線徑小，可達5?100μm；導線橫截面積更大，可以減小線圈的直流電阻，為制備更小體積的電感奠定了基礎。且所打印的線圈形貌靈活多變，可充分利用導線占用空間，以進一步減小電感的體積，所制得的電感元件的長×寬×高最小尺寸為0.15×0.075×0.08mm。

技術領域

本發(fā)明涉及制備電感元件技術領域，具體涉及一種基于3D打印制備微型電感元件的方法與應用。

背景技術

隨著電子元器件向著小型化的方向發(fā)展，對制造設備的精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已難以滿足電子元器件的發(fā)展需求。

目前，微型電感制備工藝，主要采用低溫共燒陶瓷(LTCC)絲網(wǎng)印刷技術，其中：采用LTCC絲網(wǎng)印刷技術制備的電感，其導線寬度在100μm以上，厚度為15-30μm之間，導線橫截面積相對較小，所以導線電阻較大，對電感內(nèi)阻(DCR)要求較高的電感制備則無法實現(xiàn)。當前，LTCC工藝制備的電感最小尺寸為0.4×0.2×0.3mm，且LTCC工藝生產(chǎn)電感是通過疊層的方式進行堆積制備電感，隨著尺寸的減小，對上下層線圈的對位精度要求越高，往往會出現(xiàn)對位不精準導致電感短路或開路的不良現(xiàn)象。從成本方面考慮，采用光刻技術雖然能夠解決小尺寸電感的制造問題，但相對而言，其生產(chǎn)成本高且設備投入大，所以不是理想的制造小尺寸的電感元件制備技術。

因此，亟待研發(fā)一種能夠制備更小體積，同時保證電感元件具備較高電磁性能的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種基于3D打印制備微型電感元件的方法與應用，以解決現(xiàn)有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

為克服上述技術問題，本發(fā)明的第一個技術方案是，提供了一種基于3D打印制備微型電感元件的方法。

具體地，一種基于3D打印制備微型電感元件的方法，包括以下步驟：

(1)在支撐介質(zhì)中進行3D嵌入打印線圈，經(jīng)固化后，得三維線圈；

(2)去除所述支撐介質(zhì)后，向所述三維線圈中注入磁性漿料，經(jīng)烘干后，進行等靜壓處理，得磁芯線圈；

(3)將所述磁芯線圈排膠、燒結(jié)后，電鍍電極，得所述微型電感元件。

本發(fā)明通過在支撐介質(zhì)中進行3D嵌入打印線圈，打印出的線圈，其線徑更小，可達5-95μm；且具有較高的高寬比，因此，導線橫截面積更大，可以減小線圈的直流電阻，為制備更小體積的電感奠定了基礎。同時，通過3D嵌入打印線圈，所打印的線圈形貌可為方形、圓形、跑道形等不同形狀的三維線圈，可充分利用導線占用空間，以進一步減小電感的體積。

相比于LTCC工藝制備疊層電感，在支撐介質(zhì)中進行3D嵌入打印線圈，可以縮短工藝流程，減少了激光打孔、流延、疊壓等工藝過程，進一步優(yōu)化了電感生產(chǎn)工藝過程。同時，3D嵌入打印線圈是一體式打印電感的基本線圈單元，無需疊層對位處理，可大大減少開路等不良風險。

本發(fā)明3D嵌入打印線圈可采用多針頭同時打印，以大大提高線圈的打印速度。相對于絲網(wǎng)印刷，3D嵌入打印線圈無需更換不同圖案的印刷網(wǎng)版，結(jié)合不同的線圈打印形貌，應用上更加靈活多變，且不用制備出不同圖案的絲網(wǎng)印刷網(wǎng)版，有利用節(jié)約制造成本。

相對于LTCC工藝技術，本發(fā)明采用等靜壓處理磁性漿料，其所需膠水及溶劑等在燒結(jié)時易分解或揮發(fā)類的物質(zhì)更少，因此可獲得更為致密的磁芯，從而進一步提高電感的電磁性能。