[发明专利]一种具有自我修复功能的模压电感

说明书

本发明提供了一种具有自我修复功能的模压电感。本发明在软磁金属粉末表面设计三层不同性质和功能的绝缘层。内层具有最优的绝缘性、耐热性，中间层是具有热塑性的涂层，外层具有最佳的强度、韧性、耐吸湿性及最厚的薄膜厚度，且最外层作为造粒用粘结剂树脂。然后将该造粒粉末在模具中压制为模压电感行并固化处理。由此方法制备的模压电感在使用过程中(一般在85‑165℃之间)具有自我修复内部绝缘层裂纹的功能，从而抑制电感短路甚至烧机等故障，该发明的特殊之处在于利用模压电感使用过程的热能和裂纹等缺陷出现的内部未占用空间将热塑性的树脂熔融体自动填补缺陷处的为占用空间，从而保证模压电感的绝缘特性不明显下降甚至还有所提高。

技术领域

本发明涉及一种具有自我修复功能的模压电感，属于电子元器件领域。

背景技术

随着现代集成电路设计及制造工艺、芯片设计及制造工艺、机器人自动化制造技术、电子元器件技术以及互联网应用的发展，智能化已经成为信息社会乃至下一代工业技术革命的主流技术趋势。当前，各种具有智能运算功能的直流负载（包含传感器）在快速地改造着传统行业及人类的生存状态，把人与人、物与物、人与物相互连接起来。

这些复杂的连接都有赖于信息的传递、通讯与计算，因此智能化的终端应运而生，它可以是信息的传送端，也可以是信息的接收端以及信息通讯、运算的工具。例如，这些智能化的终端都需要采用芯片作为运算的工具，因此为其提供电能的前置电感就必不可少，其中的电感作为主要的电磁转换材料被广泛应用；还有，智能手机、智能电视、智能家电、平板电脑、笔记本电脑、各种通讯终端及服务器等都不可或缺地使用金属粉末制品。

在各种电子、电力电子设备中通常要求器件具有功能性的同时具有良好的绝缘性以及抗EMI（电磁干扰）特性，因此利用金属粉末制作的该类器件需要对粉末进行表面绝缘处理，该类器件主要是各种贴片式模压电感。常规的应用对金属粉末粒度的要求通常在10-100um之间，该类粉末常采用水雾化、气雾化或机械球磨法生产，粉末的绝缘处理采用常规的机械混合并干燥即可实现。随着电动汽车、物联网、云端服务器、智能化技术及新一代半导体材料的普及应用，器件的稳定性要求越来越高，且器件的使用工况却越来越苛刻，因此要求相关的具有功能性的金属粉末器件（例如模压电感）的热稳定性及时效特性越来越高，例如汽车电子要求模压电感长期使用过程的绝缘阻抗=100MΏ/cm,因此提高金属粉末表面的绝缘特性将是必然趋势。

但是，常规的表面处理方法都是在常温或小于200℃的工艺条件下完成钝化膜或绝缘膜的制备，在高温下长期使用或多或少存在可靠性问题，因此无法从根本上解决该问题。例如，物理包覆法通常将硅树脂、硅酸盐、金属氧化物等用溶剂稀释后形成薄膜；化学转化膜法通常利用氧化还原反应降金属粉末表面的金属原子氧化后形成化学转化膜，例如磷化。

但是，以上现有技术在物性上无法适应高温下长期使用，例如硅树脂发生龟裂，磷化膜龟裂甚至脱落，从本质上讲是因为以上薄膜与基体地结合力不能适应高温下长期使用，一方面是薄膜物性发生变化，另一方面是基体与薄膜热胀冷缩系数相差较大，因此都无法从根本上解决该问题。

本发明提供了一种具有自我修复功能的模压电感，本发明在软磁金属粉末表面设计三层不同性质和功能的绝缘层，内能具有最优的绝缘性、耐热性及最薄的薄膜厚度，外层具有最佳的强度、韧性、耐吸湿性及最厚的薄膜厚度，中间层的制备方法是通过将最内层生成后的软磁金属粉末与一种特殊热塑性树脂粉末混和，使得在具有内层绝缘的软磁金属粉末表面均匀分布有该热塑性粉末。最内层一般采用还学转化法或物理包覆法获得，最外层一般是将粘结剂与以上混合物搅拌均匀并造粒为具有一定流动性的造粒粉末而获得。然后将具有三层绝缘层的金属粉末与其线圈绕组在模具中压制为模压电感，并进行固化处理使得外层绝缘层的粘结剂树脂固化完全。由此方法制备的模压电感在使用过程中具有自我修复内部绝缘层裂纹的功能，其原理在于电感使用温度越高其内部粉末绝缘层越易老化，越容易出现裂纹等缺陷，从而发生短路甚至烧机等故障，该发明的特殊之处在于利用模压电感使用过程的热能（一般在85-165℃之间）和裂纹等缺陷出现的内部未占用空间将热塑性的树脂熔融体自动填补缺陷处的为占用空间，从而保证模压电感的绝缘特性不明显下降甚至还有所提高。