CN103515077A - 片式电感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种片式电感器。根据本发明的片式电感器包括:其上形成了通孔的基片;形成在所述基片上的导电线圈;被填充以环绕所述导电线圈以便在所述基片的中央部分上形成芯部的上部树脂合成物磁性层;在所述基片的底部上形成的下部树脂合成物磁性层;以及在上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层的两侧上形成的外部电极。

Description

片式电感器

相关申请的交叉引用 

本申请根据美国法典第35卷第119章的规定要求于2012年5月31日提交的名为“片式电感器(Chip IndUctor)”的韩国专利申请序号No.10-2012-0058289的权益，该申请的整体内容通过引证方式结合于此。 

技术领域

本发明涉及一种片式电感器，更具体地，涉及在其中内置了设有通孔的基片的片式电感器。 

背景技术

通常，电感器是具有磁性感应的基础电路元件，并且可以包括线圈以及磁性材料制成的芯部。 

电感器是一种与电阻器和电容器一起构成电子电路的重要有源元件，并且用作去除噪音或者构成LC谐振电路的器件。所述电感器可以从结构上分类为绕线的电感器，其制造成使得线圈卷绕在或者印制在铁氧体磁性本体上并且电极在该铁氧体磁性本体的两端上形成;叠层电感器，其制造成使得内部电极图案被印制并且层压在由介电材料或者磁性材料等制成的绝缘片上。 

上述构造的电感器可用于各种系统中，比如低噪声放大器、混合器、电压控制振荡器、匹配线圈等。更具体地，平面电感器是通过在基片上形 成的薄膜导电线圈来实施的电感器元件，并且可以在DC-DC转换器、噪声滤波器等中使用。 

近年来，为了提高电感器元件的性能，已开发出用于与薄膜导电线圈一起在基片上形成磁性本体的技术，并且电感器的性能受到了磁性本体(比如在电感器内部使用的软铁氧体)的特性的极大影响。 

在这种情况下，在高频应用时，磁性本体所要求的特性在高频区域内应具有充分的透射力，并且在制造电感器时不应在热力和机械方面恶化，并且应该与导电线圈绝缘。 

【现有技术文献】 

【专利文献】 

【专利文献1】日本专利特开公开No.2000-243909。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种这样的片式电感器，其中可内置基片以由此使得基片能够作为间隙(gap)使用，进而通过增加穿过在基片上形成的通孔的磁通密度可以改进偏压特性。 

根据本发明的实施例，提供了一种片式电感器，其包括:基片，其上形成了通孔;形成在基片上的导电线圈;上部树脂合成物磁性层，其被填充以环绕导电线圈，以便于在基片的中央部分上形成芯部;在基片的底部上形成的下部树脂合成物磁性层;以及在上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层的两端上形成的外部电极。 

此处，基片可以是由非磁性的树脂材料或者陶瓷材料制成。 

此外，在基片上形成的通孔可以在基片的中央部分中或者基片的四个边缘处形成。 

在这种情况下，基片可以具有50μm或更小的厚度。 

上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层可以由金属磁性材料与聚合材料的混合物制成，或者仅由铁氧体制成。 

此处，当上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层由金属磁性材料与聚合材料的混合物制成时，金属粉末可以均匀分布地混合在聚合物中。 

在这种情况下，聚合材料可以是环氧树脂、聚酰亚胺、LCP等。 

同时，绝缘层还可以在导电线圈外部形成。绝缘层可以由聚合树脂材料或者各自均具备绝缘特性的其他树脂材料制成。这个目的就是使绝缘层能够与包含在上部树脂合成物磁性层内的金属粉末绝缘，其中导电线圈被填充到所述上部树脂合成物磁性层内以便于被埋入。 

上述构造的片式电感器可以在关于基片的象限(quadrant)对称的两个方向上延伸，以便因此与外部电极电连接，其中导电线圈环绕上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层的侧表面。 

附图说明

图1A至图1C示出了根据本发明实施例的片式电感器的制造的过程的截面图。 

图2示出了内置于根据本发明实施例的片式电感器中的基片的平面图。 

图3示出了根据本发明另一个实施例的片式电感器的截面图。 

图4示出了应用到根据本发明另一个实施例的片式电感器的基片的平面图；以及 

图5A至图5C示意性地示出了根据本发明实施例的基板通孔的形状。 

具体实施方式

通过下列描述，与根据本发明的片式电感器的目的相关的作用效果和技术构造将变得清晰易懂，其中参照附图对本发明的示例性实施例进行了描述。 

图1A至图1C示出了根据本发明实施例的片式电感器的制造过程的截面视图，而且图2示出了内置于根据本发明实施例的片式电感器中的基片的平面图。 

如附图所示，根据本实施例的片式电感器100可以包括基片110、卷绕在基片110上的导电线圈120、以导电线圈120被埋入的方式形成在基片110上的上部树脂合成物磁性层130、以及在基片110的底部上形成的下部树脂合成物磁性层140。 

此外，外部电极150还可以形成在包括基片110的上部树脂合成物磁性层130与下部树脂合成物磁性层140的侧表面上。 

基片110可以由使用非导电性材料(树脂材料、陶瓷等)的非磁性材料制成。此处，当基片110由树脂材料制成时，可以使用FR4基片或者聚酰亚胺基片，或者可以使用其他聚合物基片。在这种情况下，基片110的厚度可以优选为50μm或更小。此处，当基片110的厚度超过50μm时，构造薄膜片式电感器就比较困难，因此具有的厚度不超过50μm的片式电感器可能是优选的设计。 

此外，基片110可以包括在其中央部分上形成的通孔111。通孔111可以成形为圆形、方形等，并且只要通孔111能够穿透基片的顶部与底部，则通孔111不限于除了圆形与方形之外的特定形状。 

上述构造的基片110可以支撑导电线圈120以及在基片110的制造过程中在基片110的顶表面上形成的上部树脂合成物磁性层130，并且在制造片式电感器之后作为片式电感器内部的间隙层。 

除了通孔111在基片110的中央部分上形成之外，导电线圈120可以在基片110的上表面的侧表面上形成。导电线圈120可以以电镀、丝网印刷等的方案形成，而且可以构造成铜制的螺旋线圈的形式。 

通过将导电线圈构造成螺旋线圈的形式，可以确保低电阻系数与充分的感应系数。 

此外，导电线圈120可以构造成螺旋线圈的形式，并且可以被层压成单个或者多个层。 

同时，上部树脂合成物磁性层130可以覆盖在基片110上，以使得导电线圈120被埋入。上部树脂合成物磁性层130可以优选地以足够的高度被填充，其中导电线圈120能够在该高度中被埋入，并且可以仅由为磁性材料的铁氧体制成。 

当使用铁氧体形成磁性层时，可以使用铁氧体镀覆，并且可以通过铁氧体镀覆装置以旋转喷洒方案来精确地控制磁性层的厚度，从而确保厚度的均匀性。此外，在10O°C以下的相对较低的温度处使用螺旋喷洒方案，并且因此可以将与基片110或者导电线圈120有关的热效应最小化。 

此外，磁性层可以由除了铁氧体之外的诸如钼坡莫合金、坡莫合金、铁硅铝合金、铁硅合金以及非晶体的金属材料中的任一种制成。 

上部树脂合成物磁性层130可以以这样的方式构造，即，选自铁、镍、锌、钴、钡、锶与锰的一种金属粉末均匀分布在聚合物中。在这种情况下，聚合物可以是环氧树脂、聚酰亚胺、LCP等。 

此外，覆盖基片110的底部表面的下部树脂合成物磁性层140可以在基片110的底部上形成。下部树脂合成物磁性层140可以由与在基片110上形成的上部树脂合成物磁性层130相同的材料制成。 

进一步地，环绕在导电线圈120的外周边表面的绝缘层160可以在形成在基片110上的上部树脂合成物磁性层130的内部形成，并且防止由金或者铜制成的导电线圈120与上部树脂合成物磁性层130相接触而导通。 

就是说，当上部树脂合成物磁性层130由金属材料分布并且混合在聚合物中的材料制成时，就可以形成绝缘层160。绝缘材料160可以由具有绝缘特性的聚合物以及不同于该聚合物的树脂材料制成，并且可以用于使导电线圈120能够与其中混合有金属粉末的上部树脂合成物磁性层130绝缘。 

相应地，当形成在基片110上的上部树脂合成物磁性层130仅由其中没有混合金属粉末的绝缘材料制成时，绝缘层160可以不独立提供。 

外部电极150可以在片式电感器100的两侧上形成。外部电极150用于实现片式电感器100电连接，并且可以在基片110上形成上部树脂合成物磁性层130和下部树脂合成物磁性层140之后，通过诸如浸渍或者焊料分配的电极形成过程来形成。 

在这种情况下，外部电极150可以与导电线圈120电连接。导电线圈120可以以上部树脂合成物磁性层130的芯部的两侧上的线圈形式来提供，以便与外部电极150电连接，并且导电线圈可以延伸为相对于基片110 的顶表面在基片的象限的两侧对称。延伸至基片110的象限的外侧的导电线圈120可以与外部电极150电连接。 

上部树脂合成物磁性层130与下部树脂合成物磁性层140具有高电阻系数特性和高透射率。上部树脂合成物磁性层130在非常靠近导电线圈120的位置形成，从而提高片式电感器的品质特性，并且在实现高感应系数的同时制造具有薄厚度的片式电感器。 

在根据上述构造的本实施例的片式电感器100中，在基片110上形成的上部树脂合成物磁性层130的中央部分中形成的芯部的磁性路径的方向设计为穿过基片110的通孔111从基片110的顶部到其底部或者从底部到顶部，从而增强片式电感器内的磁通量密度，以便由此提高感应性，并且改进DC偏压的特性。 

下面，图3示出了根据本发明另一个实施例的片式电感器的截面视图，并且图4示出了应用到根据本发明另一个实施例的片式电感器中的基片的平面图。 

如附图所示，如上所述，根据本发明的片式电感器100可以包括基片110、导电线圈120、以及上部树脂合成物磁性层130与下部树脂合成物磁性层140、并且外部电极150可以形成在上部树脂合成物磁性层130和下部树脂合成物磁性层140的两侧上。 

在这种情况下，相同参考标号表示与上述实施例中的那些部件相同的部件，并且将省去对其的细节描述。 

根据本实施例，内置于上部树脂合成物磁性层130与下部树脂合成物磁性层140之间的基片110应该由使用非导电性材料(比如树脂材料或者陶瓷材料等)的非磁性材料制成，并且至少一个通孔120可以在基片110的四个边缘上形成。 

如图4所示，通孔112可以形成为朝向基片110的中央部分弯曲，但是可以形成为其他形状，即，形成为垂直于中央部分。通孔的形状可以根据在基片110上形成的导电线圈120的布置而改变。 

此外，根据本实施例的片式电感器100可以构造成使得通孔相应地在基片110的中央部分及其四个边缘上形成。 

此外，基片110的厚度可以优选为50μm或更小，以便设计薄形的片式电感器。此处，基片110可以支撑导电线圈120与在基片110的顶表面上形成的上部树脂合成物磁性层130，并且在制造片式电感器之后作为片式电感器内部的间隙层。 

同时，除了通孔112在基片110的四个边缘上形成之外，导电线圈120可以在基片110的顶表面的中央部分上形成，且可以采用诸如电镀、丝网印刷等的方案形成，并且优选地构造成铜螺旋线圈的形式。 

上部树脂合成物磁性层130可以在上面形成了导电线圈120的基片110上形成，并且下部树脂合成物磁性层140可以在基片110的底部上形成。此外，进一步地，用于片式电感器100的电连接的外部电极150可以在包含基片110的上部树脂合成物磁性层130与下部树脂合成物磁性层140的两个侧表面上形成。 

根据本实施例的上述构造的片式电感器100中，上部树脂合成物磁性层130和下部树脂合成物磁性层140的磁性路径的方向设计为穿过在基片110的四个边缘处形成的通孔111从基片110的顶部到其底部或者从底部到顶部，从而增强片式电感器内的磁通量密度以便提高感应性，并且由此改进DC偏压的特性。 

同时，当对使用应用到本实施例的基片110的片式电感器的特性进行模拟时，获得的结果如下。 

【表1】 

	基片通孔的形状	感应系数（uH)	DC偏压（A）
				实例1	请参见图5A	0.85	3.5
实例2	请参见图5B	0.94	3.8
				实例3	请参见图5C	1.05	4.0

从【表1】所示的模拟结果可知，相比于基片在平板中形成的常规片式电感器，根据本实施例的片式电感器已经提高了每一个实例的感应系数(Ls)和DC偏压特性。 

也就是说，相比于在平板中形成的具有约0.6uH的感应系数和3.0A的DC偏压的常规基片，根据实例1-3的基片的形状，应用了上面形成有通孔的基片的片式电感器具有0.85至1.O5uH的感应系数，从而可以看到，相比于应用了平板形状基片的常规片式电感器，本片式电感器的容量增加了。 

如上所述，根据本发明的实施例，在片式电感器中，基片内置于片式电感器中，以便支撑导电线圈并且作为片式电感器的间隙，从而制造出紧凑的、更薄的片式电感器。 

此外，通过在内置于片式电感器中的基片的预定位置上形成通孔，上部树脂合成物磁性层与下部树脂合成物磁性层中的每一个的磁通量密度通过所述通孔而增加，从而实现高感应系数和改进DC偏压特性。 

尽管已经出于说明性的目的公开了本发明的优选实施例，但是在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围与精神情况下，本领域的技术人员将会认识到各种变型、补充与替代都是可能的。由此，还应该理解到这些变型、补充与替代部落在本发明的范围内。 

Claims (14)

1.一种片式电感器，包括:

基片，在所述基片上形成通孔;

导电线圈，所述导电线圈形成在所述基片上;

上部树脂合成物磁性层，所述上部树脂合成物磁性层被填充以环绕所述导电线圈，以便在所述基片的中央部分上形成芯部。

下部树脂合成物磁性层，所述下部树脂合成物磁性层形成在所述基片的底部上;以及

外部电极，所述外部电极形成在所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层的两侧上。

2.据权利要求1所述的片式电感器，其中，所述基片由非磁性树脂材料或者陶瓷材料制成。

3.根据权利要求2所述的片式电感器，其中，形成在所述基片上的通孔在所述中央部分中形成。

4.根据权利要求1所述的片式电感器，其中，所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层由金属磁性材料和聚合物材料的混合物制成。

5.根据权利要求1所述的片式电感器，其中，所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层由铁氧体制成或者由钼坡莫合金、坡莫合金、铁硅铝合金、铁硅合金以及非晶体的金属材料中的任一种制成。

6.根据权利要求1所述的片式电感器，其中，绝缘层进一步在所述导电线圈外部形成，以便所述上部树脂合成物磁性层与所述导电线圈彼此绝缘。

7.根据权利要求1所述的片式电感器，其中，所述导电线圈在关于所述基片的象限对称的两个方向上延伸，以便由此与所述外部电极电连接。

8.根据权利要求1所述的片式电感器，其中，至少一个所述通孔进一步在所述基片的四个边缘处形成。

9.一种片式电感器，包括:

基片，在所述基片的四个边缘处形成至少一个通孔;

导电线圈，所述导电线圈以螺旋线圈的形式在所述基片上形成;

绝缘层，所述绝缘层在所述导电线圈外部形成;

上部树脂合成物磁性层，所述上部树脂合成物磁性层被填充以环绕所述导电线圈，以便在所述基片的中央部分上形成芯部;

下部树脂合成物磁性层，所述下部树脂合成物磁性层形成在所述基片的底部上;以及

外部电极，所述外部电极形成在所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层的两侧上。

10.根据权利要求9所述的片式电感器，其中，所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层相对于所述基片彼此相互分离，从而所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层由金属材料和聚合物材料的混合物制成并且由相同的材料制成。

11.根据权利要求9所述的片式电感器，其中，所述基片由非磁性树脂材料制成或者由陶瓷材料制成。

12.根据权利要求9所述的片式电感器，其中，所述上部树脂合成物磁性层与所述下部树脂合成物磁性层由铁氧体制成或者由钼坡莫合金、坡莫合金、铁硅铝合金、铁硅合金以及非晶体的金属材料中的任一种制成。

13.根据权利要求9所述的片式电感器，其中，所述导电线圈在关于所述基片的象限对称的两个方向上延伸，以由此与所述外部电极电连接。

14.根据权利要求9所述的片式电感器，其中，所述通孔进一步形成在所述基片的中央部分上。

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