CN102376416A - 线圈元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈元件，包括第一线圈图案、第二线圈图案、绝缘材料、磁性包覆件以及多个导电柱。第二线圈图案配置于第一线圈图案上，且与第一线圈图案之间存有间距。绝缘材料包覆第一线圈图案与第二线圈图案，且绝缘材料具有被第一线圈图案与第二线圈图案围绕的开孔。磁性包覆件包覆绝缘材料，且伸入开孔内。导电柱配置于磁性包覆件内，且被磁性包覆件的底侧暴露。一部分的导电柱电性连接至第一线圈图案，而另一部分的导电柱电性连接至第二线圈图案。此线圈元件具有易于生产的优点。

Description

线圈元件

技术领域

本发明涉及一种线圈元件，且特别涉及一种可作为共模滤波器(commonmode choke)的线圈元件。

背景技术

图1是现有一种共模滤波器线圈的示意图，而图2是图1的共模滤波器线圈的分解示意图。请参照图1与图2，现有共模滤波器线圈1包括磁性基板(magnetic substrate)3与10、配置于磁性基板3、10之间的复合层(compositelayer)7与黏着层8以及用于电性连接至其他元件的侧电极11a、11b、11c、11d。复合层7包括依序堆叠于磁性基板3上的绝缘材料6a、6b、6c、设置于绝缘材料6b中的线圈图案4以及设置于绝缘材料6c中的线圈图案5。线圈图案4的一端经由贯孔(via hole)13a而电性连接至导线12a，另一端则电性连接至导线12c。线圈图案5的一端经由贯孔13b、13c而电性连接至导线12b，另一端则是电性连接至导线12d。此外，导线12a电性连接至侧电极11a，导线12b电性连接至侧电极11b，导线12c电性连接至侧电极11c，而导线12d电性连接至侧电极11d。

承上述，由于制作侧电极的步骤繁琐，且在量产时需将共模滤波器线圈1逐一固定于治具，导致现有共模滤波器线圈1的生产效率较差。此外，由于共模滤波器线圈1的尺寸日益缩小，导致侧电极的制作难度提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种线圈元件，其具有易于生产的优点。

为达上述优点，本发明提出一种线圈元件，其包括第一线圈图案、第二线圈图案、绝缘材料、磁性包覆件以及多个导电柱。第二线圈图案配置于第一线圈图案上，且与第一线圈图案之间存有间距。绝缘材料包覆第一线圈图案与第二线圈图案，且绝缘材料具有被第一线圈图案与第二线圈图案围绕的开孔。磁性包覆件包覆绝缘材料，且伸入开孔内。导电柱配置于磁性包覆件内，且被磁性包覆件的底侧暴露。一部分的导电柱电性连接至第一线圈图案，而另一部分的导电柱电性连接至第二线圈图案。

在本发明的一实施例中，上述的磁性包覆件包括磁性基板以及磁性盖体。磁性基板具有相对的承载侧与底侧，其中磁性基板的底侧为磁性包覆件的底侧。绝缘材料配置于承载侧上，导电柱配置于磁性基板内，而磁性盖体覆盖承载侧以及绝缘材料。

在本发明的一实施例中，上述的线圈元件还包括多条导线，其中第一线圈图案与第二线圈图案通过导线而电性连接至对应的导电柱。

在本发明的一实施例中，上述的导线嵌入磁性基板内，且每一导线的一个表面与磁性基板的承载侧位于同一参考平面。

在本发明的一实施例中，上述的导线嵌入磁性盖体内。

在本发明的一实施例中，上述的线圈元件还包括多个电极，配置于磁性基板的底侧，且分别连接至导电柱。

在本发明的一实施例中，上述的电极嵌入磁性基板内，且每一电极的一个表面与磁性基板的底侧位于同一参考平面。

在本发明的一实施例中，上述的线圈元件还包括多条导线，配置于磁性包覆件内，其中第一线圈图案与第二线圈图案通过导线而电性连接至对应的导电柱。

在本发明的一实施例中，上述的线圈元件还包括多个电极，配置于磁性包覆件的底侧，且分别连接至导电柱。

在本发明的一实施例中，上述的电极嵌入磁性包覆件内，且每一电极的一个表面与磁性包覆件的底侧位于同一参考平面。

在本发明的一实施例中，上述的磁性包覆件为一体成型的结构。

在本发明的一实施例中，上述的磁性包覆件中的磁性粉末的重量比介于75％至95％之间，而磁性包覆件的等效导磁率大于4。

为达上述优点，本发明另提出一种线圈元件，其包括绝缘材料、多个线圈图案、磁性包覆件以及多个导电柱。线圈图案叠置于绝缘材料内，且线圈图案之间被绝缘材料隔绝，而磁性包覆件包覆绝缘材料。导电柱配置于磁性包覆件内，并电性连接至对应的线圈图案，且导电柱被磁性包覆件的底侧暴露。

为达上述优点，本发明另提出一种线圈元件，其包括绝缘材料、多个线圈图案、磁性包覆件以及导电柱。绝缘材料呈环状，线圈图案叠置于绝缘材料内，且线圈图案之间被绝缘材料隔绝。磁性包覆件，由磁性基板与磁性盖体组成，其中磁性基板具有相对的承载侧与底侧。绝缘材料配置于承载侧上，并接触承载侧，而磁性盖体覆盖承载侧与绝缘材料，且绝缘材料被磁性包覆件完全包覆。导电柱配置于磁性基板内，并电性连接至对应的线圈图案，且导电柱被磁性基板的底侧暴露。

在本发明的线圈元件中，由于电性连接至线圈图案的导电柱延伸至磁性包覆件的底侧，所以用于电性连接至其他元件的电极可设置于磁性包覆件的底侧。由于将电极形成于磁性包覆件的底侧的工艺步骤较有效率，所以有助于提升本发明的线圈元件的生产效率。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是现有一种共模滤波器线圈的示意图。

图2是图1的共模滤波器线圈的分解示意图。

图3是本发明一实施例的线圈元件的剖面示意图。

图4是图3的局部元件的俯视示意图。

图5A至图5C绘示本发明一实施例的线圈元件的制造流程示意图。

图6是本发明另一实施例的线圈元件的剖面示意图。

图7是本发明另一实施例的磁性基板、导电柱及电极的剖面示意图。

图8绘示本发明一实施例中导线架的俯视示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：共模滤波器线圈

3、10：磁性基板

4、5：线圈图案

6a、6b、6c：绝缘材料

7：复合层

8：黏着层

11a、11b、11c、11d：侧电极

12a、12b、12c、12d：导线

13a、13b、13c：贯孔

100：线圈元件

110：绝缘材料

112：开孔

120：线圈图案

120a：第一线圈图案

120b：第二线圈图案

130：磁性包覆件

131：底侧

132：磁性基板

133：承载侧

134：磁性盖体

135：贯孔

136：容纳槽

140、140a、140b、140c、140d：导电柱

150、150a、150b、150c、150d：导线

151、161：表面

160、160a、160b：电极

200：导线架

具体实施方式

图3是本发明一实施例的线圈元件的剖面示意图，而图4是图3的局部元件的俯视示意图，其中图4省略了第二线圈图案。请参照图3与图4，本实施例的线圈元件100可作为共模滤波器，但不以此为限。此线圈元件100包括绝缘材料110、多个线圈图案120、磁性包覆件130以及多个导电柱140。

线圈图案120叠置于绝缘材料110内，且被绝缘材料110包覆。本实施例的线圈图案120例如包括第一线圈图案120a与第二线圈图案120b，但在其他实施例中线圈图案120的数量可多于两个。第二线圈图案120b配置于第一线圈图案120a上，且与第一线圈图案120a之间存有间距，且第一线圈图案120a与第二线圈图案120b被绝缘材料110隔绝。绝缘材料110例如呈环状，其具有开孔112，而第一线圈图案120a与第二线圈图案120b围绕此开孔112。此处所指的环状可为圆形环、椭圆形环、方形环或其他多边形环等，但本发明并不以此为限。

磁性包覆件130包覆绝缘材料110，且伸入开孔112内，以覆盖绝缘材料110的表面。导电柱140配置于磁性包覆件130内，且被磁性包覆件130的底侧131暴露。磁性包覆件130例如包括磁性基板132以及磁性盖体134。磁性基板132具有相对的承载侧133与底侧，其中磁性基板132的底侧为上述磁性包覆件130的底侧131。上述的绝缘材料110配置于承载侧133上，而磁性盖体134覆盖承载侧133以及绝缘材料110。导电柱140配置于磁性基板132内，这些导电柱140例如为导电插塞(via plug)。导电柱140电性连接至对应的线圈图案120。详言之，一部分的导电柱140(如导电柱140a、140b)电性连接至第一线圈图案120a，而另一部分的导电柱140(如导电柱140c、140d)电性连接至第二线圈图案120b。此外，绝缘材料110例如是导磁率(μ)等于1的聚酰亚胺(polyimide)或环氧树脂(Epoxy)等高分子材料，但不以此为限。

在本实施例中，线圈图案120例如通过线圈元件100的多条导线150而电性连接至对应的导电柱140。详言之，第一线圈图案120a的一端通过导线150a而电性连接至对应的导电柱140a，第一线圈图案120a的另一端通过导线150b而电性连接至对应的导电柱140b。第二线圈图案120b的一端通过导线150c而电性连接至对应的导电柱140c，第二线圈图案120b的另一端通过导线150d而电性连接至对应的导电柱140d。

需说明的是，本实施例的每一线圈图案120是由位在同一膜层的多个线段所构成的螺旋状图案。在另一实施例中，每一线圈图案亦可为由位在不同膜层的线段所构成的螺旋状图案。举例来说，每一线圈图案可包括互相堆叠的上层图案与下层图案，上层图案的一端电性连接至下层图案的一端，上层图案的另一端可通过对应的导线而电性连接至对应的导电柱，下层图案的另一端可通过对应的导线而电性连接至对应的导电柱。

此外，本实施例的导线150例如是嵌入磁性基板132内，且每一导线150的一个表面151与磁性基板132的承载侧133位于同一参考平面。另外，本实施例的线圈元件100例如还包括多个电极160，这些电极160配置于磁性包覆件130的底侧131，且分别连接至导电柱140。举例来说，电极160a电性连接至对应的导电柱140a，电极160b电性连接至对应的导电柱140b，而导电柱140c与导电柱140d亦分别电性连接至对应的电极(图未示)。如此，线圈元件100的信号传输可通过电极160、导电柱140以及导线150而与线圈图案120连结。

本实施例的线圈元件100的制作方法可有多种方式。举例来说，可利用漆包线预缠绕方式形成线圈图案120，或利用软性基板的薄膜工艺形成线圈图案120及绝缘材料110。此外，可利用射出成型(injection molding)或转注成型(transfer molding)的工艺，将磁性粉末混合高分子的混合物成型并固化，以形成完整包覆线圈图案120的磁性基板132与磁性盖体134，磁性包覆件130也可为一体成型的结构。在另一实施例中，可利用低温共烧(lowtemperature co-fired ceramics，LTCC)工艺，以多层堆叠的方式来形成磁性基板132、线圈图案120、绝缘材料110以及磁性盖体134。另外，可利用薄膜工艺或微制造工艺于预先形成的磁性基板132上制造线圈图案120。

以下将配合图式来举例说明线圈元件100的其中一种制造流程，但本发明并不限定线圈元件100的制造流程。

图5A至图5C绘示本发明一实施例的线圈元件的制造流程示意图。请先参照图5A，本实施例的线圈元件的制造方法例如包括下列步骤。首先，形成具有贯孔135与容纳槽136的磁性基板132。磁性基板132可借由低温共烧工艺多层堆叠并烧结而成。此外，还可利用转注成型或射出成型的方法来形成磁性基板132。磁性基板132的材料例如是由磁性粉末与非磁性材料混合而成，其中非磁性材料作为磁性粉末的结合剂。在一实施例中，磁性基板132是由磁性粉末与高分子材料混合成型并固化而成。相较于现有技术所使用的铁氧体(ferrite)基板，磁性基板132具有更佳的韧性，如此可方便于后续的线圈图案工艺。另外，考量线圈元件的特性与工艺成形性，磁性基板132中的磁性粉末的重量比例如是介于75％至95％之间，而磁性基板132的等效导磁率(effective permeability)例如是大于4。

接着，如图5B所示，以电铸的方式形成导电柱140及导线150，再以研磨的方式，如化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)，对导电柱140及导线150进行研磨，使导电柱140及导线150不凸出于磁性基板132外。之后，借由薄膜工艺或印刷工艺来形成电极160。

然后，如图5C所示，进行薄膜工艺，以在磁性基板132上形成线圈图案120(如第一线圈图案120a与第二线圈图案120b)以及绝缘材料110。

之后，进行射出成型工艺或转注成型工艺，将由磁性粉末与非磁性材料混合而成的材料覆盖线圈图案120及绝缘材料110，以形成与磁性基板132相连的磁性盖体134(如图3所示)，进而形成封闭的磁性回路。磁性盖体134的材料组成比例可依线圈元件100的特性和所采取工艺需求而调整。磁性盖体134的磁性粉末与非磁性材料的组成或比例可与磁性基板132相同或不同，而磁性包覆件130的等效导磁率例如是大于4。

在本实施例的线圈元件100中，由于电极160是制作于磁性包覆件130的底侧131，且可在形成线圈图案120等后续工艺的前就将电极160制作完成。因此，不会面临随线圈元件100的尺寸日益缩小，而导致电极工艺更加困难的问题。相较于现有技术的侧电极的制作方式，本实施例因将电极160设置于磁性包覆件130的底侧131，因此能采用更有效率的工艺来形成电极160，从而提升本实施例的线圈元件100的生产效率。

需注意的是，虽然上述实施例的磁性包覆件130包括磁性基板132及磁性盖体134，但在另一实施例中，磁性包覆件130可为一体成型的结构。此外，虽然上述实施例的导线150是嵌入磁性基板132内，但在另一实施例中，如图6所示，导线150可不嵌入磁性盖体134内。另外，如图7所示，在一实施例中，电极160可嵌入磁性包覆件的磁性基板132内，且每一电极160的一个表面161与磁性基板132的底侧131位于同一参考平面。

在一实施例中，可利用导线架配合射出成型或转注成型的工艺，来形成图7所绘示的结构。图8绘示本发明一实施例中导线架的俯视示意图。请参照图7与图8，导线架200区分为多个区块(图8仅绘示一个)，每一区块可用以制作一个线圈元件，且每一区块具有多个电极160。在每一电极160上可先形成对应的导电柱140，接着再以射出成型或转注成型的工艺形成磁性基板132。之后，再进行切割工艺，以得到图7所绘示的结构。

综上所述，在本发明的线圈元件中，由于电性连接至线圈图案的导电柱延伸至磁性包覆件的底侧，所以用于电性连接至其他元件的电极可设置于磁性包覆件的底侧。相较于现有技术的侧电极的工艺步骤，本发明的电极的工艺步骤较有效率，所以有助于提升本发明的线圈元件的生产效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定的内容为准。

Claims (13)

1.一种线圈元件，其特征在于，包括：

一第一线圈图案；

一第二线圈图案，配置于该第一线圈图案上，且与该第一线圈图案之间存有间距；

一绝缘材料，包覆该第一线圈图案与该第二线圈图案，该绝缘材料具有被该第一线圈图案与该第二线圈图案围绕的一开孔；

一磁性包覆件，包覆该绝缘材料，且伸入该开孔内；以及

多个导电柱，配置于该磁性包覆件内，且被该磁性包覆件的一底侧暴露，其中一部分的所述多个导电柱电性连接至该第一线圈图案，另一部分的所述多个导电柱电性连接至该第二线圈图案。

2.如权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，该磁性包覆件包括一磁性基板以及一磁性盖体，该磁性基板具有相对的一承载侧与一底侧，该磁性基板的该底侧为该磁性包覆件的该底侧，该绝缘材料配置于该承载侧上，而所述多个导电柱配置于该磁性基板内，该磁性盖体覆盖该承载侧以及该绝缘材料，该线圈元件还包括多个电极，配置于该磁性基板的该底侧，且分别连接至所述多个导电柱，所述多个电极嵌入该磁性基板内，且每一电极的一表面与该磁性基板的该底侧位于同一参考平面。

3.如权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，还包括：

多条导线，配置于该磁性包覆件内，其中该第一线圈图案与该第二线圈图案通过所述多个导线而电性连接至对应的所述多个导电柱；以及

多个电极，配置于该磁性包覆件的该底侧，且分别连接至所述多个导电柱。

4.如权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，该磁性包覆件为一体成型的结构。

5.一种线圈元件，其特征在于，包括：

一绝缘材料；

多个线圈图案，叠置于该绝缘材料内，且所述多个线圈图案之间被该绝缘材料隔绝；

一磁性包覆件，包覆该绝缘材料；以及

多个导电柱，配置于该磁性包覆件内，并电性连接至对应的所述多个线圈图案，且所述多个导电柱被该磁性包覆件的一底侧暴露。

6.如权利要求5所述的线圈元件，其特征在于，该磁性包覆件包括：

一磁性基板，具有相对的一承载侧与一底侧，该磁性基板该底侧为该磁性包覆件的该底侧，该绝缘材料配置于该承载侧上，而所述多个导电柱配置于该磁性基板内；以及

一磁性盖体，覆盖该承载侧以及该绝缘材料。

7.如权利要求6所述的线圈元件，其特征在于，还包括多条导线，其中所述多个线圈图案通过所述多个导线而电性连接至对应的所述多个导电柱。

8.如权利要求7所述的线圈元件，其特征在于，所述多个导线嵌入该磁性基板内，且每一导线的一表面与该磁性基板的该承载侧位于同一参考平面。

9.如权利要求7所述的线圈元件，其特征在于，所述多个导线嵌入该磁性盖体内。

10.如权利要求5所述的线圈元件，其特征在于，还包括：

多条导线，配置于该磁性包覆件内，其中所述多个线圈图案通过所述多个导线而电性连接至对应的所述多个导电柱；以及

多个电极，配置于该磁性包覆件的该底侧，且分别连接至所述多个导电柱。

11.如权利要求5所述的线圈元件，其特征在于，该磁性包覆件为一体成型的结构。

12.如权利要求5所述的线圈元件，其特征在于，该磁性包覆件中的磁性粉末的重量比介于75％至95％之间，而该磁性包覆件的等效导磁率大于4。

13.一种线圈元件，其特征在于，包括：

一绝缘材料，呈环状；

多个线圈图案，叠置于该绝缘材料内，且所述多个线圈图案之间被该绝缘材料隔绝；

一磁性包覆件，由一磁性基板与一磁性盖体组成，该磁性基板具有相对的一承载侧与一底侧，该绝缘材料配置于该承载侧上，并接触该承载侧，而该磁性盖体覆盖该承载侧与该绝缘材料，且该绝缘材料被该磁性包覆件完全包覆；

多个导电柱，配置于该磁性基板内，并电性连接至对应的所述多个线圈图案，且该导电柱被该磁性基板的该底侧暴露；

多条导线，配置于该磁性包覆件内，所述多个线圈图案通过所述多个导线而电性连接至对应的所述多个导电柱；以及

多个电极，配置于该磁性基板的该底侧，且分别连接至所述多个导电柱。

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