[发明专利]一种基于3D打印制备微型电感元件的方法与应用

说明书

本发明属于制备电感元件技术领域，具体公开了一种基于3D打印制备微型电感元件的方法，包括以下步骤：在支撑介质中进行3D嵌入打印线圈，经固化后，得三维线圈；去除支撑介质后，向三维线圈中注入磁性浆料，经烘干后，进行等静压处理，得磁芯线圈；将磁芯线圈排胶、烧结后，电镀电极，得微型电感元件。本发明通过在支撑介质中进行3D嵌入打印线圈，打印出的线圈，其线径小，可达5‑100μm；导线横截面积更大，可以减小线圈的直流电阻，为制备更小体积的电感奠定了基础。且所打印的线圈形貌灵活多变，可充分利用导线占用空间，以进一步减小电感的体积，所制得的电感元件的长×宽×高最小尺寸为0.15×0.075×0.08mm。

技术领域

本发明涉及制备电感元件技术领域，具体涉及一种基于3D打印制备微型电感元件的方法与应用。

背景技术

随着电子元器件向着小型化的方向发展，对制造设备的精度要求也越来越高，传统的生产工艺已难以满足电子元器件的发展需求。

目前，微型电感制备工艺，主要采用低温共烧陶瓷(LTCC)丝网印刷技术，其中：采用LTCC丝网印刷技术制备的电感，其导线宽度在100μm以上，厚度为15-30μm之间，导线横截面积相对较小，所以导线电阻较大，对电感内阻(DCR)要求较高的电感制备则无法实现。当前，LTCC工艺制备的电感最小尺寸为0.4×0.2×0.3mm，且LTCC工艺生产电感是通过叠层的方式进行堆积制备电感，随着尺寸的减小，对上下层线圈的对位精度要求越高，往往会出现对位不精准导致电感短路或开路的不良现象。从成本方面考虑，采用光刻技术虽然能够解决小尺寸电感的制造问题，但相对而言，其生产成本高且设备投入大，所以不是理想的制造小尺寸的电感元件制备技术。

因此，亟待研发一种能够制备更小体积，同时保证电感元件具备较高电磁性能的方法。

发明内容

本发明提出一种基于3D打印制备微型电感元件的方法与应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为克服上述技术问题，本发明的第一个技术方案是，提供了一种基于3D打印制备微型电感元件的方法。

具体地，一种基于3D打印制备微型电感元件的方法，包括以下步骤：

(1)在支撑介质中进行3D嵌入打印线圈，经固化后，得三维线圈；

(2)去除所述支撑介质后，向所述三维线圈中注入磁性浆料，经烘干后，进行等静压处理，得磁芯线圈；

(3)将所述磁芯线圈排胶、烧结后，电镀电极，得所述微型电感元件。

本发明通过在支撑介质中进行3D嵌入打印线圈，打印出的线圈，其线径更小，可达5-95μm；且具有较高的高宽比，因此，导线横截面积更大，可以减小线圈的直流电阻，为制备更小体积的电感奠定了基础。同时，通过3D嵌入打印线圈，所打印的线圈形貌可为方形、圆形、跑道形等不同形状的三维线圈，可充分利用导线占用空间，以进一步减小电感的体积。

相比于LTCC工艺制备叠层电感，在支撑介质中进行3D嵌入打印线圈，可以缩短工艺流程，减少了激光打孔、流延、叠压等工艺过程，进一步优化了电感生产工艺过程。同时，3D嵌入打印线圈是一体式打印电感的基本线圈单元，无需叠层对位处理，可大大减少开路等不良风险。

本发明3D嵌入打印线圈可采用多针头同时打印，以大大提高线圈的打印速度。相对于丝网印刷，3D嵌入打印线圈无需更换不同图案的印刷网版，结合不同的线圈打印形貌，应用上更加灵活多变，且不用制备出不同图案的丝网印刷网版，有利用节约制造成本。

相对于LTCC工艺技术，本发明采用等静压处理磁性浆料，其所需胶水及溶剂等在烧结时易分解或挥发类的物质更少，因此可获得更为致密的磁芯，从而进一步提高电感的电磁性能。