CN103854837A - 平面式磁性元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种平面式磁性元件，包括基板及磁性结构。磁性结构镶嵌于基板中。磁性结构包括铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层。铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧。第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的第一侧。本发明的平面式磁性元件通过在铁磁性材料层的一侧设置第一硬质保护层，以保护铁磁性材料层，使其避免在压合过程中产生破裂的现象，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率。本发明还提供一种平面式磁性元件的制作方法。

Description

平面式磁性元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种平面式磁性元件及其制造方法。
背景技术
传统的应用于通信连接器中的具有嵌入式磁性元件的变压器，其所使用的磁性元件例如是铁粉芯。而铁粉芯一般以四氧化三铁等磁性材料为主。有鉴于铁粉芯易碎的特质，因此有人提出将具有弹性的填充物环绕于嵌入式磁性元件周围，例如美国案US8,203,418B2中所讲的具有弹性的环氧树脂材料等，以缓冲磁性元件所承受的，在元件操作时因热胀冷缩所产生的应力，并降低磁性元件破裂的可能性。
但是，本案发明人发现，具有弹性的环氧树脂材料并无法避免铁粉芯于压合过程中所产生的破裂现象。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种平面式磁性元件，其能提升对铁粉芯的保护能力，以提高变压器的制作良率。
本发明的另一目的在于，提供一种平面式磁性元件的制作方法，其能提升对铁粉芯的保护能力，以提高变压器的制作良率。
本发明提供一种平面式磁性元件，包括基板及磁性结构。磁性结构镶嵌于基板中。磁性结构包括铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层。铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧。第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的第一侧。
在本发明的一个具体实施方案中，该磁性结构还包括第二硬质保护层，该第二硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第二侧。
在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层与第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂，铁磁性材料层为铁粉芯。
在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200℃。
在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于基板的热膨胀系数。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括第一导电层及第二导电层，第一导电层设置于基板远离磁性结构的一侧，第二导电层设置于基板接近磁性结构的一侧，其中第一硬质保护层位于铁磁性材料层与第二导电层之间。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括黏着层，黏着层设置于第一硬质保护层与第二导电层之间，且黏着层也位于基板与第二导电层之间。
在本发明的一个具体实施方案中，第一导电层及/或第二导电层的材质为铜，黏着层的材质为聚丙烯。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括若干个通孔及至少一导线，各通孔贯穿第二导电层、黏着层、磁性结构、基板与第一导电层，导线穿过通孔并缠绕于磁性结构周围，其中基板为印刷电路板。
本发明还提供一种平面式磁性元件的制作方法，包括以下步骤：提供基板，具有第一表面。在基板中形成凹槽，凹槽贯穿部分第一表面。以及在凹槽中形成磁性结构。磁性结构的形成方法包括：形成铁磁性材料层，铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧；以及在铁磁性材料层的第一侧形成少一第一硬质保护层。
在本发明的一个具体实施方案中，基板还包括形成在第一表面的第零导电层，且在基板中形成凹槽之前，还包括先以蚀刻制程移除第零导电层。
在本发明的一个具体实施方案中，磁性结构的形成方法还包括在铁磁性材料层的第二侧形成第二硬质保护层
在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层与第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂，铁磁性材料层为铁粉芯。
在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200℃。
在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于基板的热膨胀系数。
在本发明的一个具体实施方案中，基板还包括与第一表面相对的第二表面及设置于第二表面的第一导电层。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括在基板的第一表面及第一硬质保护层的远离该铁磁性材料层的一侧形成黏着层，且第一硬质保护层位于黏着层与铁磁性材料层之间。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括在黏着层远离第一硬质保护层与第一表面的一侧形成第二导电层。
在本发明的一个具体实施方案中，第一导电层及/或第二导电层的材质为铜，黏着层的材质为聚丙烯。
在本发明的一个具体实施方案中，还包括形成若干个通孔，各通孔贯穿第二导电层、黏着层、磁性结构、基板与第一导电层，用以使至少一导线穿过这些通孔并缠绕于该磁性结构周围，其中基板为印刷电路板。
本发明有益效果是，本发明的平面式磁性元件及其制作方法通过在铁磁性材料层的上设置第一硬质保护层，以保护铁磁性材料层，使其避免在压合过程中产生破裂的现象，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1A至图1G为本发明的实施例的平面式磁性元件的制作方法流程示意图。
图1H与图1I为本发明的铁磁性材料层的形状示意图。
具体本实施例
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体本实施例、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1A至图1G为本发明的实施例的平面式磁性元件的制作方法流程示意图。首先请参考图1A~1B，本发明的平面式磁性元件的制作方法包括以下步骤：提供基板110，基板110具有第一表面S1及与第一表面S1及与第一表面S1相对的第二表面S2(绘示于图1A)，第一表面S1形成有第零导电层111，基板110的第二表面S2形成有第一导电层112；利用蚀刻制程移除位于第一表面S1的第零导电层111(绘示于图1B)。上述基板例如是印刷电路板（Printed Circuit Board）。上述第零导电层111与第一导电层112的材质例如是铜。
请参考图1C与图1D，在移除第零导电层111之后，接着在基板110中形成凹槽H1，其中凹槽H1贯穿部分第一表面S1(绘示于图1C)；并于凹槽H1中形成磁性结构120，使磁性结构120因此镶嵌在基板110中(绘示于图1D)。
磁性结构120包括铁磁性材料层122及至少一第一硬质保护层124。铁磁性材料层122具有第一侧及与第一侧相对的第二侧(例如上下两侧)。第一硬质保护层124设置于铁磁性材料层122的第一侧。上述铁磁性材料层122例如是铁粉芯。作为本发明的优选实施方式，磁性结构120还包括第二硬质保护层126。第二硬质保护层126设置于铁磁性材料层122的第二侧。第一硬质保护层124与第二硬质保护层126设置于铁磁性材料层122的第一侧及第二侧，用以保护铁磁性材料层122避免在压合过程中产生破裂的现象。因此第一硬质保护层124与第二硬质保护层126的材质例如为完全硬化后且具有环氧基的反应性树脂，其中具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度(Glass transition temperature，简称Tg)例如大于200℃，且具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数(Coefficient ofThermal Expansion，简称CTE)例如大于或等于基板110的热膨胀系数。
因此上述形成磁性结构120的方法，例如先在凹槽H1底部先填充一层具有环氧基的反应性树脂，以形成上述第二硬质保护层126，再设置铁磁性材料122在第二硬质保护层126上方，接着再在铁磁性材料122上方填充另一层具有环氧基的反应性树脂，以形成上述第一硬质保护层124，进而完成磁性结构120的制作。
在完成磁性结构120之后，请参考图1E，接着在基板110的第一表面S1以及第一硬质保护层124的远离铁磁性材料层122的一侧形成黏着层130，其中第一硬质保护层124设置在黏着层130与铁磁性材料层122之间。上述黏着层130的材质例如为聚丙烯(Polypropylene，简称PP)。
请参考图1F，在形成黏着层130之后，接着在黏着层130的远离第一硬质保护层124与第一表面S1的一侧形成第二导电层140。上述第二导电层140的材质例如是铜。
请参考图1G，在形成第二导电层140之后，并接着形成若干个通孔。在图1E中以通孔V1、V2为解说范例，但本发明的通孔数目不以此为限。每一通孔V1、V2贯穿第二导电层140、黏着层130、磁性结构120、基板110及第一导电层112，以便于使至少一导线能穿过通孔V1、V2并缠绕于磁性结构120周围，以完成本发明的平面式磁性元件100的绕线结构。此外，请参考图1H与图1I，上述铁磁性材料层122例如是实心圆柱体1220或环轮体1221等，且凹槽H1的形状也会随着铁磁性材料层122的形状而做调整，但本发明的铁磁性材料层122的形状不以此为限。值得一提的是，若铁磁性材料层122为实心圆柱体，则通孔V1、V2的侧壁例如还包括绝缘层(图未示出)，并通过绝缘层使磁性结构120与穿过通孔V1、V2的导线能相互隔绝。
此外，本发明的平面式磁性元件100除了可用于制作通信连接器中的宽带平面变压器，还可应用在机上盒、RF路由器、RF移动装置、因特网及消费性电子产品等非以太网络应用的元件制作上。
综上所述，本发明的平面式磁性元件及其制作方法通过在铁磁性材料层122的两相对侧分别设置第一硬质保护层124及第二硬质保护层126，以保护铁磁性材料层122，使其避免在压合过程中产生破裂的现象，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1.一种平面式磁性元件包括：
基板；以及
磁性结构镶嵌于该基板中，包括铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层，该铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧，该至少一第一硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第一侧。
2.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，该磁性结构还包括第二硬质保护层，该第二硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第二侧。
3.如权利要求2所述的平面式磁性元件，其特征在于，该第一硬质保护层与该第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂，该铁磁性材料层为铁粉芯。
4.如权利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200℃。
5.如权利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于该基板的热膨胀系数。
6.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，还包括第一导电层及第二导电层，该第一导电层设置于该基板远离该磁性结构的一侧，该第二导电层设置于该基板接近该磁性结构的一侧，其中该第一硬质保护层位于该铁磁性材料层与该第二导电层之间。
7.如权利要求6所述的平面式磁性元件，其特征在于，还包括黏着层，该黏着层设置于该第一硬质保护层与该第二导电层之间，且该黏着层也位于该基板与该第二导电层之间。
8.如权利要求7所述的平面式磁性元件，其特征在于，该第一导电层及/或该第二导电层的材质为铜，该黏着层的材质为聚丙烯。
9.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，还包括若干个通孔及至少一导线，各该通孔贯穿该第二导电层、该黏着层、该磁性结构、该基板与该第一导电层，该导线穿过该通孔并缠绕于该磁性结构周围，其中该基板为印刷电路板。
10.一种平面式磁性元件的制作方法，包括：
提供基板，具有第一表面；
在该基板中形成凹槽，该凹槽贯穿部分该第一表面；以及
在该凹槽中形成磁性结构，该磁性结构的形成方法包括：形成铁磁性材料层，该铁磁性材料层具有第一侧及与该第一侧相对的第二侧；以及在该铁磁性材料层的第一侧形成少一第一硬质保护层。
11.如权利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该基板还包括形成在第一表面的第零导电层，且在该基板中形成该凹槽之前，还包括先以蚀刻制程移除该第零导电层。
12.如权利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该磁性结构的形成方法还包括在该铁磁性材料层的第二侧形成第二硬质保护层。
13.如权利要求12所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该第一硬质保护层与该第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂，该铁磁性材料层为铁粉芯。
14.如权利要求13所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200℃。
15.如权利要求13所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于该基板的热膨胀系数。
16.如权利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该基板还包括与该第一表面相对的第二表面及设置于该第二表面的第一导电层。
17.如权利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，还包括在该基板的该第一表面及该第一硬质保护层的远离该铁磁性材料层的一侧形成黏着层，且该第一硬质保护层位于该黏着层与该铁磁性材料层之间。
18.如权利要求17所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，还包括在该黏着层远离该第一硬质保护层与该第一表面的一侧形成第二导电层。
19.如权利要求18所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该第一导电层及/或该第二导电层的材质为铜，该黏着层的材质为聚丙烯。
20.如权利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，还包括形成若干个通孔，各该通孔贯穿该第二导电层、该黏着层、该磁性结构、该基板与该第一导电层，用以使至少一导线穿过这些通孔并缠绕于该磁性结构周围，其中该基板为印刷电路板。
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