本发明涉及一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化的方法，尤其涉及开关电源中磁性器件的磁芯间的粘结胶的固化方法，或者更具体的说是平面变压器或电感类的磁性器件所用高温胶固化方法。
背景技术：
目前开关电源向着小型化、高频化、集成化、平面化和高功率密度的方向发展，为了提高高频功率变换器功率密度和实现电子系统的集成，减小磁元件的体积是关键。平面变压器是一种扁平结构的变压器，磁芯多采用e型、er型、rm型平面磁芯，高度得到极大降低的同时增大了散热面积。采用平面变压器和平面磁集成技术可以显著降低磁性器件的高度，减小磁性器件的体积和重量，提高磁性器件的功率密度。平面变压器能够很好地实现表面贴装（smd），需要采用有铅和无铅焊料进行贴装，因此在制作平面变压器等磁性器件时，变压器磁芯间的粘结一定要牢固，即需要能耐波峰焊和回流焊以及锡炉，瞬间能承受250℃，平面变压在现代规模化生产中对高质、高效提出了越来越严格的要求。
在现有技术中传统高温胶固化的方法是采用烘箱进行加热固化，设置一个恒定温度进行加热固化。如图1是现有技术中传统高温胶固化的参考温度曲线图，从曲线图只可以看出，烘箱先预热，当烘箱温度达到预定温度t后，烘箱内温度将保持温度t不变，胶在这个温度下开始固化放热。一般烘胶时间的长短和温度t有关，若烘箱温度t设置125℃时，需要90分钟固化，若烘箱温度设置150℃的时，需要60分钟固化，若烘箱温度设置到175℃的时，需要20分钟固化，根据生产的具体情况，设置相应的温度。
采用传统固化方法主要存在以下问题：
1、升降温速度慢，在工业生产中，使用传统固化方法，采用烘箱进行加热至少需要一个小时才能使烘箱内的温度达到固化温度，同时能使烘箱内的温度受热均匀。
降温速度也慢，由于高温胶在固化过程中放出的热量极高，如果固化过程中产生的热量无法及时释放，固化温度严重超标，那么对变压器中的漆包线、磁材和绝缘材料等会造成一点的高温烧蚀，将会减小磁性器件的材料寿命。
2、操作工人无法精确地控制烘胶时间，造成每个批次形成的胶的硬度和耐温性能的一致性差，容易出现胶面开裂的现象。烘箱温度越高，胶的硬度越大，耐高温能能力也越强。
3、固化时间长，生产效率低。磁性器件中对温度最敏感的就是磁芯，很多磁芯都受温度的影响，不同材料的受温度影响的程度也不一样，例如变压器的磁芯损耗一般会随温度的升高先降低后增大，当到达居里温度时，磁芯性能会发生剧烈变化。所以如果长时间的在高温下对磁芯进行加热，或多或少的会对磁性器件产生不好的影响。固化时间和设置的最高温度有关，只有提高固化温度，才能减少固化时间，最高温度受现有烘箱的自身条件影响，一般的低温烘箱最高温度是125℃，需要配置高温烘箱。
4、使用烘箱进行固化，产生废气污染环境，存在安全隐患，不仅对操作人员安全性要求比较严格，对设备本身的质量也要求比较高。工业上，使用烘箱进行高温胶的固化，会产生对人体和大气有害的气体和颗粒物等；另外因为烘箱一直处在工作状态，需要注意随时观察周边的作业情况，以防止出现烘箱着火、线路老化漏电等安全事故。
技术实现要素：
鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明提供了一种粘结磁性器件的高温胶固化方法，采用的是单区多段式控制，目的是更加精准的控制回流炉内温度，结合回流焊炉的特点，将14段数据分成五个温区说明高温胶粘剂固化的温度曲线的设置方法。温度曲线包括：预热区、升温区、保温区、固化区、以及冷却区；采用回流焊机贴片技术原理，通过提高固化温度来缩短胶的固化时间，增强了产品性能，更提高了生产效率。
本发明采用的技术方案是：一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化的方法，包括以下步骤：
步骤一：准备好一台台式回流焊机、专用电脑、固定夹具、涂胶工具、磁性器件、单组份高温胶；
步骤二：将磁性器件做好提前准备，并保持粘结面清洁、干燥；
步骤三：在粘结面进行涂胶，用涂胶工具将高温胶均匀的涂抹在粘结面，避免粘结层厚度总重量超过10g，并去掉多余的胶，用夹具将磁性器件中的两片磁芯用夹具固定在一起，打开回流焊机开关，按下焊接平台按钮，回流焊抽屉自动弹出，将带有固定夹具的磁性器件放入回流焊机抽屉里，再次按下焊接平台按钮，抽屉自动弹回回流焊炉内；
步骤四：设置高温胶固化温度曲线，固化温度曲线主要包括预热区、升温区、保温区、固化区及冷却区五个温区，首先在电脑的回流焊机控制系统的主界面选择仪表设定，将曲线分成五个温区进行温度和时间的设置；
设置预预热区参数：在t1时间段内，以升温斜率v1从室温升到温度t1，预热阶段的目的是为了控制温度和升温速度，太高的升温速度会造成器件的热应力冲击，损伤器件或降低器件的性能和寿命，也容易造成受热不均，该区域的温度参数设定主要参考回流焊机的升温斜率控制在≤3℃/s为最佳；
设置升温区参数：在t2时间段内，以升温速率v2从温度t1～t2，这个阶段主要作用是将温度再提高，可减小升温斜率，即升温斜率≤2℃/s，使设置温度更接近胶表面的实际的温度；
设置保温区参数：在t3时间段内，以升温速率v3从温度t2～t3，保温阶段有两个作用：一个是使腔体内的器件都能达到均匀的温度t3，另一个作用是为了减少进入固化区的热应力冲击，以及由于受热不均造成的胶内部固化剂和催化剂的活性降低，这个阶段胶中的固化剂和催化剂开始发生活性反应，由于保温阶段的重要性，因此保温时间和温度必须很好的控制，要保证固化剂和催化剂能到达固化区之前没有完全消耗,因此需要再次减小升温斜率，升温斜率≤0.3℃/s；
设置固化区参数：在t4时间段内，以升温速率v4从温度t3～t4，温度继续升高，固化反应剧烈，加快固化进程，当到达峰值温度t4时，然后以升温斜率v5从温度t4降到温度t3，回流焊炉开始降温，此时器件表面的实际温度还要继续升高至t4，然后温度开始下降到温度t4以下，一般的磁芯的居里温度和所用的绕组的耐温等级都是大于200℃，为了保证磁性器件的电气特性不变，设置峰值温度一定要小于200℃，另外在保证高温胶已经完全固化且达到高硬度的前提下的固化时间设置的越短越好，防止实际温度超过200℃；
设置冷却区参数：在t5时间段内,以降温斜率v5对回流焊炉内的温度进行快速降温，由最高温度降到100℃以下，一般降温斜率设置要小，可以参考升温区的升温斜率，即升温斜率≤-2℃/s，冷却区主要作用是将炉内的温度进行快速降温，防止炉内温度达到峰值温度后继续升高，减少对器件的高温灼伤，因此好的冷却过程起着关键作用；
最后将设置完的温度时间参数进行保存，下次使用时可以直接打开使用；
步骤五：设置好温度曲线后，联机，开始运行，听到报警后30-40s，按下焊接平台按钮，焊接平台会自动弹出；
步骤六：待回流焊炉内温度显示50度时候，取出器件，关机；
取下磁性器件表面的固定夹具，可以看出胶已经完全固化，固化后的胶表面光滑且无气泡，有很好的光泽，具有高硬度以及高的粘结强度。
本发明的有益效果是：
传统的固化工艺是将器件放入设定好温度的烘箱里一段时间，固化时间相对较长，如125℃需要加热90分钟才能固化，这样对固化时间要求较高的使用者来说非常不方便。考虑到温度是固化的主要因素，不仅决定固化完成程度，也决定着固化过程进行的快慢，对于需要加热固化的胶，适当的提高固化温度，可以缩短固化时间，还可以提高粘结强度。本发明通过控制固化温度来改变高温胶的固化进程。
本发明特点是采用阶梯型分段固化，基于充分利用固化反应放出的热量的思想,快速升温，温度灵敏度高，为了避免因为升温速度过快，固化反应激烈，而造成应力集中，因此通过设置固化温度曲线严格控制炉中温度和回流时间，实时观测炉内温度，从而能使磁性器件所受的应力降低，避免磁心开裂。当固化结束后，能快速冷却降温，减少高温灼烧现象。此曲线设置方法简单，操作方便。固化后形成的胶面光滑，耐高温性能好，抗拉强度大，
采用本发明中的工艺主要解决了传统工艺中烘胶时间长的问题。提高胶的固化温度，加快了固化速度，缩短了凝胶时间，提高了工业生产效率，也提高了粘结强度，从而提升了产品的品质。
附图说明
图1是现有技术中传统高温胶固化温度的参考曲线图；
图2是本发明高温胶固化温度的参考曲线图；
图3是本发明中高温胶固化温度曲线设置界面截图；
图4是本发明中高温胶固化曲线显示界面截图。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例1对本发明作进一步说明。
一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化方法，采用的是单区多段式控制，目的是更加精准的控制回流炉内温度，结合回流焊炉的特点，将14段数据分成五个温区说明高温胶粘剂固化的温度曲线的设置方法，温度曲线包括：预热区、升温区、保温区、固化区、以及冷却区。
预热区：在t1时间段内，以升温斜率v1,从室温升到温度t1，预热阶段的目的是为了控制温度和升温速度，太高的升温速度会造成器件的热应力冲击，损伤器件或降低器件的性能和寿命，也容易造成受热不均。该区域的温度参数设定主要参考回流焊机的升温斜率控制在≤3℃/s为最佳。
升温区：在t2时间段内，以升温速率v2从温度t1～t2，这个阶段主要作用是将温度再提高，可减小升温斜率，即升温斜率≤2℃/s，使设置温度更接近胶表面的实际的温度。
保温区：在t3时间段内，以升温速率v3从温度t2～t3，保温阶段有两个作用：一个是使腔体内的器件都能达到均匀的温度t4左右，另一个作用是为了减少进入固化区的热应力冲击，以及由于受热不均造成的胶内部固化剂和催化剂的活性降低，这个阶段胶中的固化剂和催化剂开始发生活性反应。由于保温阶段的重要性，因此保温时间和温度必须很好的控制，要保证固化剂和催化剂能到达固化区之前没有完全消耗,因此需要再次减小升温斜率，升温斜率≤0.3℃/s。
固化区：在t4时间段内，以升温速率v4从温度t3～t4，温度继续升高，固化反应剧烈，加快固化进程，当到达设置温度t4℃时，然后以升温斜率v5从t4～t3，回流炉开始降温，此时器件表面的实际温度还要继续升高至t5，然后温度开始下降到温度t4以下，胶凝固在固化区的时间应该保证胶完全固化且坚硬的前提下越短越好，该区的峰值温度一般设定在比磁芯的居里温度低出10℃～20℃，回流时间为300s，峰值温度还要考虑磁性器件上的温度敏感材料的最高耐温能力。
冷却区：在t5时间段内,以降温斜率v5对回流焊炉内的温度进行快速降温，由最高温度降到100℃以下，一般降温斜率设置要小，可以参考升温区的升温斜率，即升温斜率≤-2℃/s，冷却区主要作用是将炉内的温度进行快速降温，防止炉内温度达到峰值温度后继续升高，减少对器件的高温灼伤，因此好的冷却过程起着关键作用。
从实际控温曲线中计算得到升温斜率。结合实际温度的升温斜率，设置五个温区的升温斜率，温度和时间。对于不同型号的单组分高温胶固化温度基本相同，所以设置好本温度曲线后可以适用不同种类的单组分高温胶，但是具体温度、时间的还要根据实际产品外形尺寸、散热面积、实胶量进行相应的调整。
磁性器件主要由磁芯和绕组组成，包括平面变压器和大功率电感两大类，具有高功率密度、高电流密度、低损耗以及工作温度范围宽的特点，是开关电源、电池充电器、感应加热、逆变器、变频器中关键的功率器件。
所用的高温胶是一款单组分环氧树脂胶粘剂，在常温下不固化，加热后即开始固化，因此需要采用潜伏性固化剂，促进剂或共固化剂，一旦加热后放出活泼基即引起环氧树脂的固化，单组分环氧树脂胶粘剂用作新型高强度结构胶，其固化体系的低温贮存稳定性和高温快速固化反应速率的问题，在本质上是固化反应速率与反应温度之间的关系的问题。参考经验公式是：lnk=ea/rt lna，式中的反应活化能ea实际上是一个与温度有关的变量，温度越高，反应活化能越高。r是摩尔气体常数，t是反应温度（绝对温度），k是反应速率常数，表示温度对反应速率的影响。a为频率因子，或称指前因子，是指与单位时间、单位体积内反应物分子碰撞次数有关的参数。这种常温下不固化，只有加热到一定温度下才固化的环氧树脂也叫潜伏性环氧树脂。潜伏性环氧树脂体系的动力学参数的特征是，应具有较高的固化反应活化能和频率熵因子，或者具有可变活化能特征。通过提高固化温度t4进行快速（约11分钟）固化的工艺方法特别适用于自动化流水线生产。
台式回流焊机是一款氮气无铅回流焊t200n 小型贴片机。
采用电脑控制系统，ssr无触点输出，单曲多段控制，主要通过设置温度时间曲线，控温段数最多可设置40段，根据实际的需要在软件中选择设定温区数量、固化时间和温度等参数，设置完成后，按下焊接平台进出按钮，焊接平台自动弹出，将器件放入焊接平台内，然后再次按下焊接平台进出按钮，焊接平台自动关闭。通过点击控制系统界面的联机、开始巡检按钮后，回流焊炉开始按照设定的曲线进行工作，同时系统主界面也会出现炉内温度随时间变化的曲线，当炉内温度达到设定的最高温度时，听到报警声后开始降温，降温到预定的温度后，回流焊炉停止工作。这款回流焊炉能设置最高温度是360℃，升温时间3分钟，温度准确度是±2℃，炉内温度均匀，保温效果好。
回流焊炉的升温斜率，通俗的说就是每秒钟升高或降低的温度。
获区方法主要通过测量器件表面的实际温度和到达指定温度所需要的实际时间计算得到。实际温度曲线是通过将测温线一端插入设备前部的temp端口，另一端的温控触头通过高温胶带固定在磁性器件表面，即回流焊炉内实际测得的温度曲线。从实际控温曲线中得到升温速率。
图2是采用本发明中的方法，即采用小型回流焊机器代替烘箱设备，通过电脑控制系统，ssr无触点输出，通过单区多段控制，可根据实际需要在软件中设置温度区数量、时间和温度等参数。可以在回流焊机中设置多条温度曲线，并调整和保存温度曲线。这款机器的冷却系统是采用横流式快速降温，过滤净化系统采用专业的废气过滤净化装置，有效减少废气对环境的污染和对工人的伤害。
实施案例1：
步骤一：将储存在低温环境中的高温胶ub-3420b取出，需要在常温下放置半小时后再进行使用。
步骤二：准备好一台台式回流焊机、专用电脑、固定夹具、涂胶工具、磁性器件、单组份高温胶。
步骤三：将磁性器件做好提前准备，并保持粘结面清洁、干燥。
步骤四：在粘结面进行涂胶。用涂胶工具将高温胶均匀的涂抹在粘结面，避免粘结层厚度总重量超过10g。并去掉多余的胶，将磁性器件中的两片磁芯用夹具固定在一起，保证粘结面良好的接触。打开回流焊机，按下焊接平台按钮，放入带有固定夹具的磁性器件。
步骤五：设置高温胶固化温度曲线，在电脑的回流焊机控制系统的桌面上，选择“设置”菜单中的“仪表设置”按钮，出现附图3中的画面。主要编辑了共14段数据，主要包括五个温区，分别是是预热区、升温区、保温区、固化区、以及冷却区。本着每个温区的升温斜率小于等于回流焊炉本身的升温斜率的原则进行设计剩下的四个温区的温度和所需的时间。预热区也可以设置成多个采样点。案例1在预热区设置了两个采样点，设置的采样点越多，越接近回流焊机器的实际升温曲线。
设置预热区：从室温25℃到温度t1=90℃，预热时间t1=30s，升温斜率v1=2.5℃/s，预热阶段的目的是为了控制温度和升温速度，将器件和胶的起始温度与回流焊炉内的温度一致，保证后续能快速升温。
设置升温区：达到预热温度后继续升温到温度t2=140℃，升温时间是t2=100s，升温斜率v2=0.5℃/s。该温区的主要作用是将温度再提高，使设置温度更接近胶表面的实际温度。
设置保温区：升温后在t3=120s时间段内使回流焊炉内温度达到温度t3=160℃，升温斜率v3=0.16℃/s。保温阶段有两个作用：一个是使回流焊炉内的器件都能达到均匀的温度t3左右，另一个作用是为了减少进入固化区的热应力冲击，以及由于受热不均造成的胶内部固化剂和催化剂的活性降低，这个阶段胶中的固化剂和催化剂开始发生活性反应。由于保温阶段的重要性，因此保温时间和温度必须很好的控制，要保证固化剂和催化剂能到达固化区之前没有完全消耗,因此需要再次减小升温斜率。
设置固化区：在t4=300s时间段内，温度继续升高，固化反应剧烈，加快固化进程，首先以升温斜率v4=0.12℃/s从温度t3=160℃升到最高温度t4=190℃，当到达设置温度190℃时，以升温斜率v5=0.5℃/s开始降温，固化区的时间应该保证胶完全固化且坚硬的前提下越短越好，磁芯对温度的敏感度比较高，该区的峰值温度设定值比磁芯的居里温度低10℃。
设置冷却区：在t5=120s时间段内,按照升温斜率v5=-0.5℃/s，进行冷却，主要参考回流焊机本身的降温斜率，回流焊炉采用轴流风机冷却系统，好的冷却过程起着关键作用。
步骤五：图3是本发明中高温胶固化温度曲线设置界面截图；在此界面设置好温度和时间后，保存、确定并返回，如图4是本发明中高温胶固化曲线显示界面截图，在此界面选择温控曲线，联机，开始运行。电脑显示界面上显示如图4所示曲线。听到报警后30-40s。按下焊接平台按钮，焊接平台会自动弹出。
步骤六：待炉内温度显示50度时，取出器件，将回流焊炉关机，电脑关机。
整个固化过程所需的时间总共670s，应用本发明中的方法，通过设置温度曲线，精确地控制了时间和固化温度，相比传统固化工艺，大大的缩短了固化时间。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域内的技术人员在不脱离本发明的原理的情况下，对本发明进行温度、时间的修改、实施方式的变型等，仍落入本发明的保护范围内。
1.一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：准备好一台台式回流焊机、专用电脑、固定夹具、涂胶工具、磁性器件、单组份高温胶；
步骤二：将磁性器件做好提前准备，并保持粘结面清洁、干燥；
步骤三：在粘结面进行涂胶，用涂胶工具将高温胶均匀的涂抹在粘结面，避免粘结层厚度总重量超过10g，并去掉多余的胶，用夹具将磁性器件中的两片磁芯用夹具固定在一起，打开回流焊机开关，按下焊接平台按钮，回流焊抽屉自动弹出，将带有固定夹具的磁性器件放入回流焊机抽屉里，再次按下焊接平台按钮，抽屉自动弹回回流焊炉内；
步骤四：设置高温胶固化温度曲线，固化温度曲线主要包括预热区、升温区、保温区、固化区及冷却区五个温区，首先在电脑的回流焊机控制系统的主界面选择仪表设定，将曲线分成五个温区进行温度和时间的设置；
设置预预热区参数：在t1时间段内，以升温斜率v1从室温升到温度t1，预热阶段的目的是为了控制温度和升温速度，太高的升温速度会造成器件的热应力冲击，损伤器件或降低器件的性能和寿命，也容易造成受热不均，该区域的温度参数设定主要参考回流焊机的升温斜率控制在≤3℃/s为最佳；
设置升温区参数：在t2时间段内，以升温速率v2从温度t1～t2，这个阶段主要作用是将温度再提高，可减小升温斜率，即升温斜率≤2℃/s，使设置温度更接近胶表面的实际的温度；
设置保温区参数：在t3时间段内，以升温速率v3从温度t2～t3，保温阶段有两个作用：一个是使腔体内的器件都能达到均匀的温度t3，另一个作用是为了减少进入固化区的热应力冲击，以及由于受热不均造成的胶内部固化剂和催化剂的活性降低，这个阶段胶中的固化剂和催化剂开始发生活性反应，由于保温阶段的重要性，因此保温时间和温度必须很好的控制，要保证固化剂和催化剂能到达固化区之前没有完全消耗,因此需要再次减小升温斜率，升温斜率≤0.3℃/s；
设置固化区参数：在t4时间段内，以升温速率v4从温度t3～t4，温度继续升高，固化反应剧烈，加快固化进程，当到达峰值温度t4时，然后以升温斜率v5从温度t4降到温度t3，回流焊炉开始降温，此时器件表面的实际温度还要继续升高至t4，然后温度开始下降到温度t4以下，一般的磁芯的居里温度和所用的绕组的耐温等级都是大于200℃，为了保证磁性器件的电气特性不变，设置峰值温度一定要小于200℃，另外在保证高温胶已经完全固化且达到高硬度的前提下的固化时间设置的越短越好，防止实际温度超过200℃；
设置冷却区参数：在t5时间段内,以降温斜率v5对回流焊炉内的温度进行快速降温，由最高温度降到100℃以下，一般降温斜率设置要小，可以参考升温区的升温斜率，即升温斜率≤-2℃/s，冷却区主要作用是将炉内的温度进行快速降温，防止炉内温度达到峰值温度后继续升高，减少对器件的高温灼伤，因此好的冷却过程起着关键作用；
最后将设置完的温度时间参数进行保存，下次使用时可以直接打开使用；
步骤五：设置好温度曲线后，联机，开始运行，听到报警后30-40s，按下焊接平台按钮，焊接平台会自动弹出；
步骤六：待回流焊炉内温度显示50度时候，取出器件，关机；
取下磁性器件表面的固定夹具，可以看出胶已经完全固化，固化后的胶表面光滑且无气泡，有很好的光泽，具有高硬度以及高的粘结强度。
2.根据权利要求1所述的一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化方法，其特征在于：所述磁性器件主要由磁芯和绕组组成，包括平面变压器和大功率电感两大类，是开关电源、电池充电器、感应加热、逆变器、变频器中关键的功率器件。
3.根据权利要求1所述的一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化方法，其特征在于：所述台式回流焊机是一款氮气无铅回流焊t200n 小型贴片机。
4.根据权利要求1所述的一种用于粘结磁性器件的高温胶快速固化的方法，其特征在于：所述回流焊炉的升温斜率，通俗的说就是每秒钟升高或降低的温度，获区方法主要通过测量器件表面的实际温度和到达指定温度所需要的实际时间计算得到，实际温度曲线是通过将测温线一端插入设备前部的temp端口，另一端的温控触头通过高温胶带固定在磁性器件表面，即回流焊炉内实际测得的温度曲线，从实际控温曲线中得到升温速率。
技术总结