CN103310946B - 共模滤波器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请披露了一种共模滤波器及其制造方法。该共模滤波器包括：第一磁性基板；层叠物，该层叠物包括绝缘板，具有孔并且设置在第一磁性基板上，绝缘板上印刷有的线圈图案电极；插入所述孔中的磁芯；以及与磁芯整体形成并设置在层叠物上的第二磁性基板。

Description

共模滤波器及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请基于美国法典（U.S.C）第35条119款（e）要求2012年3月12日提交申请名为“共模滤波器及其制造方法（CommonModeFilterandFabricationMethodThereof）”的韩国专利申请序列号No.10-2012-0025162的权益，该申请的全部内容通过引证方式结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及共模滤波器及其制造方法，并更特别地，涉及磁芯和磁性基板一体形成的共模滤波器及其制造方法。

背景技术

近来的系统配置和数据容量的增加需要更高传送速率。为快速传输，普遍使用差分信令方法。一般地，如果使信号具有高频从而提高传送速率，那么会生成不希望的电磁波（即噪声），这导致信号和噪声重叠。这导致由于在高速差分信号线（即两条信号线）之间的不均匀性引起的共模噪声生成。

为消除这样的共模噪声，大量使用共模滤波器。共模滤波器是主要应用于高频差分信号线的EMI滤波器。

共模噪声从差分信号线生成，并且共模滤波器消除不可以由现有EMI滤波器容易移除的这种噪声。共模滤波器有助于改善家庭用具等的EMC特性，或改善移动电话等的天线特性。然而，当大量数据以GHz的高频波段在主装置和外围装置之间传输并被接收时，具有由于信号延迟或如上面提到的其他干扰而引起的平稳处理数据的问题。特别地，在各种通信、视频声音信号线以端口到端口方式而可变地连接并如数字TV那样使用时，例如前述内部信号线延迟以及传输和接收失真的问题可能频繁出现。

因此，为解决该问题，现有EMI对抗部件（例如共模滤波器）作为绕组型EMI对抗部件或堆叠型EMI对抗部件制造，但绕组型或堆叠型EMI对抗部件具有大尺寸且低劣电气特性的芯片部件，因此它们有限地应用于特定部分或大规模电路板。

另外，近来的电子产品转换成更薄、更小、复杂且多功能的电子产品，因此符合这样的功能的EMI对抗部件出现。制造对应于更薄、更小的电子产品等的绕组型或堆叠型EMI对抗部件，但在形成小面积的复杂内部电路时受限制，因此近来需要制造薄膜型共模滤波器。

关于线圈部件，为增强线圈部件的电气特性，增加在主线圈和副线圈之间的电磁耦合是重要的，并且为增加主线圈和副线圈之间的电磁耦合，减少在两个线圈之间的距离或应形成磁性电路，以便不生成漏通量。在薄膜型共模滤波器的情况下，由于其根据薄膜形成技术（例如溅射、蒸发等）制造，因此主和副线圈之间的距离可以减少到几μm，与相关技术产品相比，有利地提高了电磁耦合并减小了部件尺寸，但需要高价仪器并且生产率降低。

在这点上，韩国专利公开No.10-2002-0059899（在下文中称为“相关技术文献”）提出了一种线圈部件，其包括至少两个或更多个内部电极层，其中非磁性电极层和内部磁性层形成单个单元，非磁性电极层在上表面和下表面中的至少一个上形成并具有电极图案形状，并且内部磁性层位于非磁性电极层中的中央开口处并位于非磁性电极层的横向表面上，并且该线圈部件包括与内部电极层的两个侧面接触的覆盖层，以及连接到电极图案形状的一部分的外部电极端子。

制造这样的线圈部件的方法如下描述。第一，分别制备通过在承载膜上形成磁性膜而形成的电路基板（greensheet）和通过在承载膜上形成非磁性膜而形成的电路基板。

接下来，在磁性膜电路基板和非磁性膜电路基板上形成切割线，并且在其上形成有切割线的非磁性膜电路基板上形成过孔。

然后，电极图案在其中形成有过孔的非磁性膜电路基板的上表面上形成，并且从磁性膜和非磁性膜电路基板消除不必要的部分。

此后，将磁性膜电路基板、其上形成有切割线的磁性膜电路基板、其上形成有切割线的非磁性膜电路基板，以及其上形成有过孔和电极图案的非磁性膜电路基板层叠物（laminate，层叠板），该层叠物烘烤，并然后电极端子在已烘烤的层叠物的外表面上形成，因此制造所提出的线圈部件。

然而，在如上面提到的干燥制造方法的情况下，非常难以在非磁性元件和磁性元件之间稳定形成竖直接口，并且特别地，非常难以在竖直方向上适当调整内部电极的厚度、非磁性元件的厚度、以及磁性元件的厚度。因此，弱结构稳定性可以导致在线圈之间的隔离特性的问题，等等。

同样，由于磁性元件和非磁性元件应在每个层中穿孔，并且磁性元件和非磁性元件应当半切割（half-cut）且随后层叠物以形成单层，因此该制造方法是复杂的并且制造成本增加。

[相关技术文献]

[专利文献]

（专利文献1）专利文献：韩国专利公开No.10-2002-0059899。

发明内容

本发明的目标是提供一种共模滤波器，其中插入到在层叠物上形成的孔中的磁芯与磁性基板一体形成，并且提供该共模滤波器的制造方法。

根据本发明的示范实施例提供了一种共模滤波器，包括：第一磁性基板；层叠物，该层叠物包括其上印刷有线圈图案电极的绝缘板，其中具有孔，并且设置在第一磁性基板上；插入所述孔中的磁芯；以及第二磁性基板，与磁芯整体形成并设置在层叠物上。

线圈图案电极可以在绝缘板上印刷以使该电极缠绕在磁芯周围。

层叠物可以包括：第一绝缘板，其上印刷有的第一和第二引导电极；第二绝缘板，层叠在第一绝缘板上并且其上印刷有第一线圈图案电极；第三绝缘板，层叠在第二绝缘板上并且其上印刷有第二线圈图案电极；以及第四绝缘板，层叠在第三绝缘板上。

第一引导电极的一端可以通过在第二绝缘板中形成的第一过孔连接到第一线圈图案电极的一端，并且第二引导电极的一端可以通过在第二绝缘板中形成的第二过孔连接到第二线圈图案电极的一端。

共模滤波器可以进一步包括：外部电极端子，其在层叠物的横向表面上形成，并连接到第一引导电极的另一端和第二引导电极的另一端以及第一线圈图案电极的另一端和第二线圈图案电极的另一端。

第一和第二引导电极与第一和第二线圈图案电极可以由从银（Ag）、钯（Pd）、铝（Al）、镍（Ni）、钛（Ti）、金（Au）、铜（Cu）以及铂（Pt）构成的组中选择的至少一种材料或该组中的至少两种材料的混合物而制成。

磁芯的厚度可以等于层叠物的厚度，并且磁芯的形状和大小可以与所述孔的形状和大小相同。

第一和第二磁性基板可以由从氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、玻璃、石英以及铁氧体构成的组中选择的至少一种材料或该组中的至少两种材料的混合物而制成。

绝缘板可以由从聚酰亚胺、环氧树脂、苯并环丁烯（BCB）以及聚合物构成的组中选择的至少一种材料或该组中的至少两种材料的混合物而制成。

根据本发明的另一示范实施例，提供了制造共模滤波器的方法，包括：提供第一磁性基板和具有经形成为向外凸出的磁芯的第二磁性基板；在第一磁性基板上提供绝缘板构造的层叠物，该层叠物上印刷有线圈图案电极；在层叠物中形成孔；以及将第二磁性基板结合到层叠物以使磁芯插入到所述孔中。

层叠物可以通过以下步骤形成：在第一绝缘板上印刷第一和第二引导电极；在第二绝缘板上印刷第一线圈图案电极；在第三绝缘板上印刷第二线圈图案电极；以及从其下面开始顺序沉积第一至第三绝缘板以及第四绝缘板。

第一和第二引导电极与第一和第二线圈图案电极可以通过影印法、电子束（e-beam）、聚焦离子束、光刻法、干蚀刻、湿蚀刻以及纳米注入（nano-implant）中的任何一种来印刷。

在层叠物中形成孔可以通过使用湿蚀刻法、干蚀刻法和喷砂法中的任何一种，或通过使用这些方法中的两种或更多种方法来执行。

附图说明

图1是根据本发明的示范实施例的共模滤波器的分解透视图。

图2是根据本发明的示范实施例的构成共模滤波器的第二磁性基板的截面图。

图3是根据本发明的示范实施例的共模滤波器的外部透视图。

图4A到图4E是顺序示出根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法的截面图。

具体实施方式

本发明的各种优点和特征以及实现其的方法从以下参考附图对实施例的描述中将变得明显。然而，可以用许多不同方式修改本发明，并且其不应限于在此阐述的实施例。可以提供这些实施例以使得本公开是彻底且完整的，并向本领域技术人员完全传达本发明的保护范围。在整个说明中相似参考号表示相似元件。

在本说明书中使用的术语用于解释实施例而不是限制本发明。除明确相反的描述之外，在本说明书中单数形式包括复数形式。词语“包括”和变型例如“包括”或“包含”理解成意味着包括所陈述的构成要素、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其他构成要素、步骤、操作和/或元件。

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的示范实施例的配置和作用效果。

图1是根据本发明的示范实施例的共模滤波器的分解透视图。

参考图1，共模滤波器包括第一磁性基板10、层叠物20、第二磁性基板30。

第一磁性基板10形成为具有延伸盘体形状，并在完成的共模滤波器中用作基底基板。即在完成的共模滤波器中，第一磁性基板10与第二磁性基板30形成一对，并且第一磁性基板和第二磁性基板30分别安置在共模滤波器的最上部分和最下部分。

第一磁性基板10由磁性材料制成并形成磁性回路。因此，优选地使用具有高磁导率、高品质系数和高的高频阻抗的磁性基板，并且具体地，这样的磁性基板可以由从氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、玻璃、石英以及铁氧体组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成。

层叠物20设置在第一磁性基板10上。

层叠物20是通过将其上印刷有线圈图案电极的绝缘板进行层叠来形成的层。具体地，层叠物20包括其上印刷有第一引导电极21a和第二引导电极21b的第一绝缘板21、其上印刷有第一线圈图案电极22a的第二绝缘板22、其上印刷有第二线圈图案电极23a的第三绝缘板23，以及第四绝缘板24。

第一、第二、第三和第四绝缘板21、22、23和24用来在相应的绝缘板21、22、23和24之间，在第一绝缘板21和第一磁性基板10之间，并在第四绝缘板24和第二磁性基板30之间提供粘合力，防止第一和第二线圈图案电极22a和23a短路，并且减小由于第一和第二线圈图案电极22a和23a引起的不规则配置。

第一、第二、第三和第四绝缘板21、22、23和24可以由从聚酰亚胺、环氧树脂、苯并环丁烯（BCB）以及聚合物组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成。

第一和第二引导电极21a和21b与第一和第二线圈图案电极22a和23a可以由从银（Ag）、钯（Pd）、铝（Al）、镍（Ni）、钛（Ti）、金（Au）、铜（Cu）以及铂（Pt）组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成，并可以实施为具有各种形状。在图1中，示出了印刷成具有螺旋线形状的图案电极。

关于层叠物20的连接结构，第一和第二过孔22b和22c在第二绝缘板22中形成，并且第一引导电极21a的一端21aa通过第一过孔22b连接到第一线圈图案电极22a的一端22aa，并且第二引导电极21b的一端21ba通过第二过孔22c连接到第二线圈图案电极23a的一端23aa。

孔20a（即磁芯穿过其插入（有待描述）的空间）在层叠物20的中央部分处形成。

第二磁性基板30在层叠物20上提供。第二磁性基板30的配置将参考图2描述。磁芯30a形成为从第二磁性基板30的中央部分向外凸出。因此，具有插入到在层叠物20中形成的孔20a的磁芯30a的第二磁性基板30在层叠物20上提供，并且第一和第二线圈图案电极22a和23a配置成缠绕在磁芯30a周围。

通过整体形成第二磁性基板30和磁芯30a而获得的效应将在下文中在根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法中详细描述。

为允许磁芯30a插入到孔20a中，优选地，磁芯30a的厚度等于层叠物20的厚度，并且磁芯30a的形状和大小与孔20a的形状和大小相同。这里，磁芯30a可以具有各种形状，并且在图1中，磁芯30a示出为具有与具有线性形状的第一和第二线圈图案电极22a和23a对应的方柱形。

磁芯30a可以由从氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、玻璃、石英以及铁氧体组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成，所述磁芯具有高磁导率、高品质系数和高的高频阻抗。如果磁芯30a的大小过小，那么希望实施的效应是不充分的，并且相反地，如果磁芯30a的大小过大，那么其对减小产品大小是有害的，并且可能导致线圈图案电极短路的问题。因此，考虑产品的大小，磁芯30a形成为具有适当的大小。

与第一磁性基板10和磁芯30a相似，第二磁性基板30可以由从氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、玻璃、石英以及铁氧体组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成。

图3是根据本发明示范实施例的共模滤波器的外部透视图。如在图3中示出，根据本发明示范实施例的共模滤波器可以进一步包括外部电极端子41、42、43和44，所述外部电极端子在层叠物20的横向表面上形成，并分别连接到第一和第二引导电极21a和21b与第二线圈图案电极22a和23a。

参考图1和图3，第一引导元件21a的另一端21ab连接到外部电极端子41，第二引导元件21b的另一端21bb连接到外部电极端子42。从第一线圈图案电极22a的另一端引出的电极22ab连接到外部电极端子43，并且从第二线圈图案电极23a的另一端引出的电极23ab连接到外部电极端子44。因此，第一和第二线圈图案电极22a和23a可以通过外部电极端子41、42、43和44电连接到外部电路。

将描述根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法。

图4A到图4E是顺序示出根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法的截面图。

参考图4A，在根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法中，第一，提供第一磁性基板10和第二磁性基板30，所述第二磁性基板具有形成为从所述第二磁性基板的中央部分凸出的磁芯30a。

第一和第二磁性基板10和30可以通过将浆液注射到模具中、在特定条件下使浆液固化、以及移除模制品的注射成型工艺形成，其中所述浆液由从氧化铝（Al₂O₃）、氮化铝（AlN）、玻璃、石英以及铁氧体组成的组中选择的至少一种材料或这些材料中的至少两种材料的混合物制成。

接下来，由其上印刷有的线圈图案电极的绝缘板构造的层叠物20被布置在第一磁性基板10。

将详细描述将层叠物20层叠在第一磁性基板10上的工艺。第一，如在图4B中示出的，第一绝缘板21在第一磁性基板10上沉积。

第一绝缘板21包括印刷在其上表面上的第一引导电极21a和第二引导电极21b，并且这里，第一引导电极21a和第二引导电极21b可以根据本发明所属的领域中一般已知的方案在第一绝缘板21上印刷。例如，在本发明的实施例中，可以执行光刻法、电子束、聚焦离子束、平板印刷法、干蚀刻、湿蚀刻以及纳米注入中的任何一种，从而在第一绝缘板21上印刷第一引导电极21a和第二引导电极21b。

当第一线圈图案电极22a印刷在第二绝缘板22上，并且第二线圈图案电极23a印刷在第三绝缘板23上之后，第二和第三绝缘板22和23顺序沉积在第一绝缘板21上，并且最终，第四绝缘板24沉积在第三绝缘板23上，由此在第一磁性基板10上形成层叠物20，如在图4C中示出的。沉积工艺可以通过一般薄膜形成技术（例如丝网印刷、旋涂等）形成，并且这样的薄膜形成技术是本领域技术人员众所周知的，因此将省略其详细描述。

其间，为了将第一和第二线圈图案电极22a和23a连接到第一和第二引导电极21a和21b，第一和第二过孔在第二绝缘板22中形成，并且优选地用与线圈导体图案相同的材料填充，从而分别形成过孔电极（未示出）。

当层叠物20在第一磁性基板10上层叠时，执行在层叠物20内的中央部分处形成孔20a的工艺，如在图4D中示出的。

孔20a是在第二磁性基板30的中央部分处形成的磁芯30a要插入的空间。可以通过使用湿蚀刻法、干蚀刻法和喷砂法中的任何一种，或通过使用这些方法中的两种或更多种方法来形成孔20a。

由磁性材料制作的基板是化学上非常稳定的，因此由湿蚀刻或干蚀刻蚀刻的厚度不是很大。因此，湿蚀刻法和干蚀刻法可以用于薄型共模过滤器。

因此，当磁芯30a的厚度是10μm或更多时，干膜可以紧密地附加到第二磁性基板30、图案化，并然后通过使用喷砂法来蚀刻。通过喷砂法加工的磁性基板具有稍微粗糙的表面，但可通过喷砂法蚀刻几十μm的厚度。因此，喷砂法能够应用于磁芯30a的厚度较大的情况。

在此情况下，为允许磁芯30a插入到孔20a中，孔20a形成为具有与磁芯30a相同的厚度、相同的形状和相同的大小。

当孔20a在层叠物20内的中央部分处形成时，最终，如在图4E中示出，执行将上部磁性基板结合到绝缘层的工艺，以使得磁芯30a插入孔20a中，因此制造完成的共模滤波器。结合工艺也可以通过一般薄膜形成技术（例如丝网印刷、旋涂等）来执行。

薄膜型共模滤波器是经优化以用于减小产品的大小的线圈部件，并且由于薄膜型共模滤波器通过薄膜形成技术制造，因此在线圈图案电极之间的间隔仅是几μm，并且线圈图案电极的厚度是几mm，这是非常薄的。因此，非常难以基于相关技术的湿型或干型制造方法来提供改善共模滤波器内的共模滤波器特性的磁芯。然而，在根据本发明示范实施例的制造共模滤波器的方法中，由于通过使用根据现有薄膜形成技术与磁芯整体形成的磁性基板来制造共模滤波器，因此可以制造结构上稳定并且具有高耦合系数的共模滤波器。

根据本发明的示范实施例，由于通过使用根据现有薄膜形成技术与磁芯整体形成的磁性基板来制造共模滤波器，因此可以制造结构上稳定并且具有高耦合系数的共模滤波器。

上面详细描述例示了本发明。进一步地，上面内容仅说明并描述了本发明的优选实施例，并且本发明可以在各种组合、改变和环境下使用。即，本领域技术人员将认识到，可以在不背离一般发明概念的原理和精神的情况下在这些实施例中进行替代、修改和改变，本发明的保护范围在所附权利要求及其等同物中限定。尽管本发明的示范实施例已经为了说明性目的而披露，但在不背离在附加权利要求中披露的本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将认识到各种修改、添加和替代是可能的。因此，本发明的详细描述不旨在将本发明限制于已披露的实施例。进一步地，应认识到所附权利要求甚至包括另外的实施例。

Claims (4)

1.一种制造共模滤波器的方法，所述方法包括：

提供第一磁性基板和具有形成为向外凸出的磁芯的第二磁性基板；

在所述第一磁性基板上提供由上面印刷有线圈图案电极的绝缘板构造的层叠物；

在所述层叠物中形成孔；以及

将所述第二磁性基板结合至所述层叠物以使所述磁芯插入所述孔中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层叠物通过执行以下步骤形成：

在第一绝缘板上印刷第一引导电极和第二引导电极；

在第二绝缘板上印刷第一线圈图案电极；

在第三绝缘板上印刷第二线圈图案电极；以及

从其下面开始顺序沉积所述第一绝缘板至所述第三绝缘板以及第四绝缘板。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一引导电极和所述第二引导电极以及所述第一线圈图案和所述第二线圈图案电极通过光刻法、电子束、聚焦离子束、平版印刷法、干蚀刻、湿蚀刻以及纳米注入中的任何一种来印刷。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述层叠物中形成所述孔通过使用湿蚀刻法、干蚀刻法和喷砂法中的任何一种，或通过使用这些方法中的两种或更多种方法来执行。