CN103811151B - 电感元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电感元件，该电感元件包括绝缘基材、环形磁性物、绝缘材料层、绕线结构及防焊层。该绝缘基材具有环形沟槽，该形磁性物设置在环形沟槽内，且与环形沟槽间形成一间隙，该绝缘材料层设置在绝缘基材上方，具有第一通孔，第一通孔连通至间隙，该绕线结构设置在环形沟槽外围，该防焊层设置在绕线与绝缘材料层上方，具有第二通孔，其中第二通孔连通至第一通孔，并与第一通孔一起形成排气孔，供连通外部空气与间隙。

Description

电感元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种电感元件及其制造方法，特别涉及一种电感元件上的排气孔及其制造方法。

背景技术

随着科技的进步以及市场对轻、薄、短、小元件的需求，电感元件已被广泛的使用于各种电子设备中，例如芯片型电感元件，不但在电路板上所占用的体积小，安装时更符合表面组装技术的需要，便于自动化组装设置。

现有技术制造过程中，将铁粉芯放入绝缘基材上的环形沟槽后，铁粉芯与环形沟槽中间会产生一间隙，但存在于间隙中的气体受热膨胀后将会导致铁粉芯产生脱层现象。而图1则是另一种依据传统制程方法生产的电感元件的示意图，主要是将铁粉芯与环形凹槽的间隙用填充物质(例如胶状物质)填满，但此种制造方法在实际制作时或完成后，其他原料层与填充物质容易压迫到铁粉芯，易造成其磁偶集距改变，导致电感值位移。为改善此种电感元件制程与结构，本发明提供了一种电感元件及其制造方法，特别是关于电感元件制造方法与排气孔的设置，其可以改善上述现有技术的缺陷，而且本发明所完成的排气孔可分布在绕线线路之间，制作时不需为保留排气孔所需的空间而减少绕线圈数或绕线范围，达到成品的最大功效。

发明内容

本发明提供一种电感元件，为了改善上述现有技术产生的问题，该电感元件包括绝缘基材、环形磁性物、绝缘材料层、绕线结构及防焊层。该绝缘基材具有环形沟槽，该环形磁性物设置在环形沟槽内且与环形沟槽间形成一间隙，该绝缘材料层设置在该绝缘基材上方，具有第一通孔，该第一通孔连通至该间隙，该绕线结构设置在环形沟槽外围，该防焊层设置在该绕线结构与该绝缘材料层上方，具有第二通孔，其中该第二通孔连通至该第一通孔，与该第一通孔一起形成排气孔，连通外部空气与间隙。

本发明还提供一种电感元件的制造方法，包括以下步骤：提供绝缘基材，在绝缘基材上形成一环形沟槽；在环形沟槽内放置环形磁性物，环形磁性物与环形沟槽间形成一间隙；形成绝缘材料层于绝缘基材上方；形成绕线结构于环形沟槽外围；形成防焊层于绕线结构与绝缘材料层上方，并于防焊层上之预定位置形成第一通孔；以及形成第二通孔于绝缘材料层，且第二通孔穿通绝缘材料层，连通第一通孔与间隙，并与第二通孔一起形成排气孔，连通外部空气与间隙。

本发明提供一种电感元件及其制造方法，其中保留环形沟槽与环形磁性物的间隙，用以避免填满后遇热膨胀，其填充物质对环形磁性物造成压力，导致磁偶集距改变，电感值位移。

本发明提供一种电感元件及其制造方法，其中环形沟槽与环形磁性物仅以单面做固定，故可避免环形磁性物于环形沟槽内，摇晃震动可能造成环形磁性物结构的破坏损毁。

本发明提供一种电感元件及其制造方法，其中包含一个以上的排气孔，排气孔是由位于防焊层上的第二通孔，连通位于绝缘材料层上的第一通孔至环形沟槽与环形磁性物的间隙，达到排气的作用。

本发明提供一种电感元件及其制造方法，其中包含一个以上之排气孔，且排气孔是用激光穿孔技术形成，不仅提供较佳的气体流通性与气体泄压功能，在制程上不需因为排气孔的形成而减少绕线圈数，或因需预留排气孔之位置而减少绕线范围。在不降低传统制程制作出的电感元件的效能的前提下，提供排气泄压的功能，改善传统制程并提高良品率。

附图说明

图1是依据现有技术生产的芯片型电感元件示意图。

图2A至图2B是依据本发明一实施例所绘制的一种电感元件的制造方法流程示意图。其中A为俯视图，B为沿俯视图A中的a与a'进行切面后的剖面示意图。

图2是依据本发明一实施例实施步骤中，绝缘基材与下导电材料层的示意图。图2A中的图形，是为后续预定步骤实行的位置与完成后的形状，其中虚线部分为底面完成的示意图，实线点填满的部分为顶面完成的示意图，实线空白的环形图案为预定形成的环形沟槽位置。

图3是依据本发明一实施例实施步骤中，在绝缘基材上形成环形沟槽的示意图。

图4是依据本发明一实施例实施步骤中，置入环形磁性物并将其固定的示意图。

图5是依据本发明一实施例实施步骤中，在绝缘基材上表面依次覆盖一层绝缘材料层和上导电材料层后，进行压合的示意图。

图6是依据本发明一实施例实施步骤中，在环形沟槽内外侧形成导体通孔的示意图。

图7是依据本发明一实施例实施步骤中，在上导电材料层与下导电材料层上形成图案化隔离层的示意图。

图8是依据本发明一实施例实施步骤中，移除部分上导电材料层、部分下导电材料层后与图案化隔离层后，形成顶面与底面的电路线的示意图。

图9是依据本发明一实施例实施步骤中，在顶面与底面两表面上形成防焊层的示意图。

图10是依据本发明一实施例实施步骤中，对防焊层进行另一蚀刻步骤，用以形成图案化防焊层与防焊层通孔的示意图。

图11是依据本发明一实施例实施步骤中，在预定位置上形成绝缘材料层通孔的示意图。

图12是依据本发明一实施例中，黏着剂以及排气孔的位置示意图。

具体实施方式

图2A至图2B是依据本发明一实施例所绘制的一种电感元件及其制造方法流程示意图。其中A为俯视图，B为沿俯视图A中的a与a'进行切面后的剖面示意图。

请参照图2所示，基底为平板状绝缘基材10，下方为下导电材质层12，为便于区分方向，图2中下导电材料层的那一面定义为底面112，反之，另一面为顶面111。在本发明一实施例中，使用环氧树脂玻璃纤维板(FR4)作为基底，下方使用铜箔作为下导电材料层12。图2A中的图形，是为后续预定步骤施行的位置与完成后的形状，其中虚线部分为底面112完成的示意图，实线点填满的部分，为顶面111完成的示意图，实线空白的环形图案为预定形成的环形沟槽位置。后面为方便说明，且为提供较清楚的标示，俯视图部分将不显示底面112的完成形状，仅用顶面111完成的示意图做说明，用以简化图式复杂度。接着，如图3所示，在绝缘基材上形成环形沟槽140，其环形沟槽深度1405小于绝缘基材高度105。并且环形沟槽140没有穿通绝缘基材10，并且环形沟槽140与下方的下导电材料层12间保有一部分绝缘基材10。再者，请参照图4，在环形沟槽140内置入该环形磁性物150，为了制作上的便利，预先制作完成的环形磁性物150的尺寸可以略小于环形沟槽140，因此环形沟槽140与环形磁性物150间将具有间隙160，而为了让环形沟槽140与环形磁性物150可以良好固定，还可选择在环形沟槽140与环形磁性物150至少一部分接触面上设置一黏着剂310，用以固定环形磁性物150。在本发明一实施例中，如图4B所示，黏着剂310设置于环形沟槽底面312，用以固定环形沟槽140内的铁粉芯(相当于环形磁性物150)，由于其仅是单面固定，保留间隙160，因此不会对此截面积产生压力，故不会像现有的制造方法一样，填满环形沟槽140后对其内的环形磁性物150产生压力，导致结构被破坏。

其后，请参照图5，在绝缘基材上方面111依次覆盖上一层绝缘材料层20与上导电材料层22后，进行压合。在本发明一实施例中，绝缘材料层20使用聚丙烯(Polypropylene，PP)，上导电材料层22使用一含铜之导电材料。接着，如图6所示，在预定位置进行钻孔步骤，形成外侧导体通孔170与内侧导体通孔180。其中钻孔步骤包括，形成穿通整个上导电材质层22、绝缘材料层20、绝缘基材10以及下导电材质层12的导体通孔在环形沟槽内侧与外侧。其后，在外侧导体通孔170与内侧导体通孔180内，提供一导电材质42，供连接上导电材料层与下导电材料层。在本发明一实施例中，在外侧导体通孔170与内侧导体通孔180管壁形成一电镀层，如图6B中的导电材料42所示。藉由电镀层，供连接上导电材料层22与下导电材料层12。在本发明另一实施例中，在外侧导体通孔170内与内侧导体通孔180置入一导电插塞，形成内侧导体插塞与外侧导体插塞(未显示于图6B，但功能相当于导电材料42)，连接上导电材料层22与下导电材料层12。

接着，对上导电材料层与下导电材料层进行一图案化步骤。如图7所示，先在上导电材料层22与下导电材料层12上形成一图案化隔离层32a，以图案化隔离层32a为罩幕，接着进行导电材料层的蚀刻步骤以移除部分上导电材料层22与部分下导电材料层12。其中，图案化隔离层32a的形成方式可以使用印刷技术。移除部分上导电材料层22与部分下导电材料层12后，进行另一蚀刻步骤以移除图案化隔离层32a，留下图案化上导电材料层22a与图案化下导电材料层(未标示于图中)，形成顶面111与底面112的电路线，如图8所示，图案化上导电材料层22a分布在环形沟槽140上方，虽未标示出图案化下导电材料层的分布图形，但图案化下导电材料层12相对应于图案化上导电材料层22a的形状与位置，分布在环形沟槽140下方，供连接导电材质42与图案化上导电材料层22a，形成回路，如图2A所示。虽然以上仅提供一种形成图案化上导电材料层22a与图案化下导电材料层之方法做为说明，但形成步骤与使用的技术并不局限于以上内容。在本发明一实施例中，图案化上导电材料层22a与图案化下导电材料层是直接使用印刷技术完成。

再者，如图9所示，在顶面111与底面112两表面上形成一防焊层(Solder Resist，SR)50。该防焊层50可为一含氯材质或环氧基树脂(Epoxy)。接着，请参照图10，对防焊层50进行另一蚀刻步骤，用以形成图案化防焊层50a与防焊层通孔501。防焊层通孔501即为预定的排气孔位置。在此也仅提供一种形成图案化防焊层50a与防焊层通孔501的方法，但本发明的应用也不局限于以上的说明。其后进行另一钻孔步骤，在预定位置形成绝缘材料层通孔502，如图11所示。绝缘材料层通孔502穿通绝缘材料层20且不伤及环形磁性物150，并与防焊层通孔501一起形成一连通间隙160与外部之排气孔99。在进行钻孔步骤前，先蚀刻移除预定排气孔位置的防焊层，便于后面的穿孔步骤，且可避免不移除防焊层50直接穿孔，可能造成的污染以及对穿孔仪器的损伤。在本发明一实施例中，先蚀刻形成防焊层通孔501后，使用激光加工法来形成绝缘材料层通孔502，并且绝缘材料层通孔直径5025小于防焊层通孔直径5015。上述防焊层蚀刻与穿孔步骤仅为较佳的制程步骤(图式也是依据此上述步骤绘制的示意图)，形成排气孔99的步骤与方法并不局限于以上的说明内容。排气孔99也可选择直接使用激光加工法来完成。在本发明又一实施例中，直接使用激光穿孔技术来形成防焊层通孔501与绝缘材料层通孔502，此时绝缘材料层通孔直径5025等于防焊层通孔直径5015(未标示于图式中)。在本发明实施例中，排气孔孔径约在4mil至75mil之间。在本发明一较佳实施例中，加工孔径设定为5mil，深度为4-6mil时，加工时间为10us。以上仅提供本案较佳实施例，可依据所需的孔径大小与深度调整设定所需的各项参数，如能量、时间、台面真空吸力等参数值。

以上所述的排气孔配置并不仅限形成于顶面111。排气孔可使用相同技术与步骤形成于底面112，或是顶面111与底面112两面。如图12，在本发明一实施例中，黏着剂310设置在环形磁性物150外侧侧面，与环形沟槽140接触的单一或多个接触面，并且在顶面111与底面112两方向面上形成至少一个排气孔。

虽然本发明已揭露上述较佳实施例，然其并非用以限定本发明，本发明得由熟习此技艺的人士任师匠思而为诸般修饰，然皆不脱离如后附权利要求所与保护者。

Claims (29)

1.一种电感元件，其特征在于，该电感元件包括绝缘基材、环形磁性物、绝缘材料层、绕线结构及防焊层，该绝缘基材具有一环形沟槽，该环形磁性物设置在该环形沟槽内，且与该环形沟槽间形成一间隙，该绝缘材料层设置在该绝缘基材上方，具有第一通孔，该第一通孔连通至该间隙，该绕线结构设置在该环形沟槽外围，该防焊层设置在该绕线结构与该绝缘材料层上方，具有第二通孔，其中该第二通孔连通至该第一通孔，与该第一通孔一起形成排气孔，该排气孔连通外部空气与该间隙。

2.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该环形沟槽与该环形磁性物间仅于部分接触面上设置一黏着剂，用以固定该环形磁性物。

3.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该绕线结构包括：

一图案化上导电材料层，设置在绝缘材料层上方；

一图案化下导电材料层，设置在绝缘基材下方；

一内侧导体通孔，设置在该环形沟槽内侧，其中在该内侧导体通孔管壁上设置一电镀层，与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材，连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层；以及

一外侧导体通孔，设置在该环形沟槽外侧，其中在该外侧导体通孔管壁上设置一电镀层，与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材，连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层。

4.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该绕线结构包括：

一图案化上导电材料层，设置在绝缘材料层上方；

一图案化下导电材料层，设置在绝缘基材下方；

一内侧导体插塞，设置在该环形沟槽内侧，与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材，连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层；

一外侧导体插塞，设置在该环形沟槽外侧，与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材，连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层。

5.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该环形沟槽深度小于该绝缘基材厚度。

6.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该排气孔孔径介于4mil至75mil之间。

7.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该排气孔分布在该绕线结构之间。

8.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该排气孔是多个。

9.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该第二通孔截面积大于该第一通孔截面积。

10.如权利要求1所述的电感元件，其特征在于，该第二通孔截面积等于该第一通孔截面积。

11.一种电感元件的制造方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

提供一绝缘基材，在该绝缘基材上形成一环形沟槽；

放置一环形磁性物在该环形沟槽内，该环形磁性物与该环形沟槽间形成一间隙；

形成一绝缘材料层在该绝缘基材上方；

形成一绕线结构在该环形沟槽外围；

形成一防焊层在该绕线结构与该绝缘材料层上方，并于该防焊层上的预定位置形成一第一通孔；以及

形成一第二通孔在该绝缘材料层，且该第二通孔穿通该绝缘材料层，连通该第一通孔与该间隙，并与该第二通孔一起形成一排气孔，连通外部空气与该间隙。

12.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，至少一部分该环形沟槽与该环形磁性物的接触面上形成一黏着剂，用以固定该环形磁性物。

13.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第二通孔形成于该第一通孔形成之后。

14.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第二通孔是使用激光穿孔技术形成。

15.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔是使用激光穿孔技术形成。

16.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔是多个。

17.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔孔径介于4mil至75mil之间。

18.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该绕线结构的形成步骤包含：

形成一图案化上导电材料层在绝缘材料层上方；

形成一图案化下导电材料层在绝缘基材下方；

形成一内侧导体通孔在该环形沟槽内侧，并与该环形磁性物间保有至少一部分该绝缘基材；

形成一外侧导体通孔在该环形沟槽外侧，并且与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材；以及

形成一电镀层在该内侧导体通孔管壁与该外侧导体通孔管壁上，用以连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层。

19.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该绕线结构的形成步骤包含：

形成一图案化上导电材料层在绝缘材料层上方；

形成一图案化下导电材料层在绝缘基材下方；

形成一内侧导体通孔在该环形沟槽内侧，且与该环形磁性物间保有一部分该绝缘基材；

形成一外侧导体通孔在该环形沟槽外侧，且与该环形磁性物间保有至少一部分该绝缘基材；以及

置入一导电插塞在该内侧导体通孔与该外侧导体通孔内，用以连接该图案化上导电材料层与该图案化下导电材料层。

20.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该环形沟槽深度小于该绝缘基材厚度。

21.如权利要求11所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该防焊层可为一含氯材质或环氧基树脂(Epoxy)。

22.一种电感元件的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

提供一绝缘基材，在该绝缘基材上形成一环形沟槽；

放置一环形磁性物在该环形沟槽内，该环形磁性物与该环形沟槽间形成一间隙；

形成一绝缘材料层在该绝缘基材上方；

形成一绕线结构在该环形沟槽外围；以及

以激光加工法形成一排气孔在该绕线结构之间，连通外部空气与该间隙。

23.如权利要求22所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔孔径介于4mil至75mil之间。

24.如权利要求22所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔是多个。

25.如权利要求22所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该排气孔形成方法还包含以下步骤：

形成一防焊层在该绕线结构与该绝缘材料层上方，并于该防焊层上的预定位置形成一第一通孔；以及

形成一第二通孔在该绝缘材料层，且该第二通孔穿通该绝缘材料层，连通该第一通孔与该间隙，并与该第二通孔一起形成该排气孔。

26.如权利要求25所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第二通孔形成于该第一通孔形成之后。

27.如权利要求25所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第二通孔是使用激光穿孔技术形成的。

28.如权利要求25所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第一通孔与该第二通孔是使用激光穿孔技术形成的。

29.如权利要求25所述的电感元件的制造方法，其特征在于，该第二通孔截面积小于该第一通孔截面积。