CN104078221B - 电感器及用于制造该电感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电感器及用于制造该电感器的方法。根据本发明的实施方式的电感器包括：具有过孔的绝缘层；设置在绝缘层的两个表面上的导电图案，并且该导电图案具有其中设置在两个表面上的部分通过过孔彼此电连接的结构；以及设置在绝缘层上以覆盖导电图案的磁性层，其中，该导电图案具有通过执行电镀处理所形成的电镀图案。

Description

电感器及用于制造该电感器的方法

相关申请的交叉引用

通过引用国内优先权申请和国外优先权申请要求优先权并结合为如下：

本申请要求于2013年3月25日提交的韩国专利申请第10-2013-0031565号的优先权，其全部内容通过引用结合于本申请中。

技术领域

本发明涉及电感器及用于制造该电感器的方法，更具体地，涉及具有改善的电感特性的电感器及用于制造该电感器的方法。

背景技术

由于多层功率电感器在材料和结构方面具有抑制磁饱和的特性，所以多层功率电感器主要用在诸如便携电子设备的DC-DC转换器的功率电路中。因为多层功率电感器与绕线功率电感器相比具有电感L值根据电流的施加而有很大改变的缺点，但有利于小型化和薄型化，其能够响应于电子组件近来的趋势。

通常的多层功率电感器由具有线圈式导电图案的核心层、用于覆盖核心层的磁性层、用于覆盖磁性层两端的外部电极等构成。这里，导电图案通过构造利用导电材料的印刷的层压板和在核心层上的磁性层的层压结构以及压制并烧结该层压板形成最终的电感器。

在具有上述结构的电感器中，磁性层的磁性材料填充密度越大，则磁性层的磁导率越高。因此，改善了电感特性。然而，对于该电感器的器件本体来说，因为线圈式导电图案的小型化是非常有限的，故减小核心层的厚度能够最终提高磁性层的磁性材料填充密度。然而，因为通常是使用覆铜层压板等作为基底来制造核心层，因此在减小核心层的厚度方面存在限制。

此外，电感器的上述制造过程具有诸如在用于形成导电图案的印制处理中电极扩散和由于压制与烧结处理使先前所形成的导电图案变形的问题。具体地，层压和压制处理导致线圈式导电图案的垂直对准变形并且烧结处理导致线圈式导电图案的收缩。像这种线圈式导电图案的变形使电感器的电感特性恶化。因此，难以实现功率电感器所需的低电阻高电流特性。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：韩国专利第10-0733279号

发明内容

为了克服上述问题创作了本发明，并且因此本发明的目的是提供能够满足低电阻高电流特性的电感器及用于制造该电感器的方法。

本发明的另一个目的是提供能够通过提高磁性层的磁性材料填充密度以改善磁导率来改善电感特性的电感器及用于制造该电感器的方法。

本发明的另一个目的是提供能够在制造过程中防止线圈式导电图案变形的制造电感器的方法。

根据用于实现目的的本发明的一个方面，提供了一种电感器，包括：具有过孔的绝缘层；设置在绝缘层的两个表面上的导电图案并且该导电图案具有其中被设置在两个表面上的部分通过过孔彼此电连接的结构；以及设置在绝缘层上以覆盖导电图案的磁性层，其中，导电图案具有通过执行电镀处理形成的电镀图案。

根据本发明的实施方式，导电图案可具有第一导电图案和第二导电图案，其中，第一导电图案可以是电镀图案，该第一导电图案具有形成在过孔中的导电部分并且被设置在绝缘层的一个表面上，该第二导电图案被设置在绝缘层的另一个表面上并且通过过孔电连接至第一导电图案。

根据本发明的实施方式，导电图案可具有通过蚀刻金属板所形成的金属图案。

根据本发明的实施方式，导电图案可具有第一导电图案和第二导电图案，其中，第二导电图案可以是通过蚀刻金属板所形成的金属图案，该第一导电图案具有形成在过孔中的导电部分并且被设置在绝缘层的一个表面上，该第二导电图案被设置在绝缘层的另一个表面上并且通过过孔电连接至第一导电图案。

根据本发明的实施方式，该绝缘层可具有小于40μm的厚度。

根据本发明的实施方式，导电图案可具有第一导电图案，该第一导电图案具有在过孔中形成的导电部分并且被设置在绝缘层的一个表面上，其中，第一导电图案的厚度可以大于绝缘层厚度的2.5倍。

根据本发明的实施方式，基于绝缘层而设置在绝缘层两侧的导电图案可具有相同的厚度。

根据本发明的实施方式，磁性层可由包括含铁（Fe）的金属和热固性树脂的金属树脂复合物制成。

根据本发明的实施方式，导电图案可具有设置在绝缘层两侧上的多层线圈式结构，绝缘层介入在导电图案之间。

根据用于实现该目的的本发明的另一个方面，提供了一种用于制造电感器的方法，包括以下步骤：制备在一个表面上具有绝缘层的金属板；在绝缘层中形成暴露金属板的过孔；在金属板上形成第一导电图案，该第一导电图案具有通过过孔与金属板导通的导电部分；以及通过对金属板进行图案化来形成通过导电部分电连接至第一导电图案的第二导电图案。

根据本发明的实施方式，可以通过在金属板上执行电镀处理来执行形成第一导电图案的步骤。

根据本发明的实施方式，形成第二导电图案的步骤可包括在金属板上形成抗蚀剂图案并且通过将抗蚀剂图案用作蚀刻阻止层在金属板上执行蚀刻处理的步骤。

根据本发明的实施方式，制备金属板的步骤可包括制备铜箔并且在铜箔的一个表面上形成绝缘层的步骤。

根据本发明的实施方式，用于制造电感器的方法可进一步包括以下步骤：在形成第二导电图案之前形成第一磁性层以覆盖第一导电图案的步骤；以及在形成第一磁性层之后形成第二磁性层以覆盖第二导电图案的步骤。

根据本发明的实施方式，可通过调整金属板的厚度来调整第二导电图案的厚度。

根据本发明的实施方式，制备金属板的步骤可包括制备与第一导电图案具有相同厚度的铜箔的步骤。

附图说明

从以下结合附图对实施方式的描述中，本发明的总体发明思想的这些和/或其他方面及优势将变得显而易见且更容易理解，附图中：

图1是示出了根据本发明实施方式的电感器的视图。

图2是示出了根据本发明实施方式的用于制造电感器的方法的流程图。

图3A至图3E是用于说明根据本发明实施方式的制造电感器的过程的视图。

具体实施方式

通过参照下述结合附图对实施方式的详细描述，本发明及实现本发明的方法的优势和特征将是显而易见的。然而，本发明并不限于下面所公开的实施方式并且可以以各种不同的形式实施。提供的实施方式仅用于完成本发明的公开并且用于向本领域技术人员完整地表达本发明的范围。在说明书全文中，相同的参考标号指代相同的元件。

本文中所使用的术语被提供用于解释实施方式，并非限制本发明。说明书全文中，单数形式包括复数形式，除非上下文清楚地表示并非如此。当在本文中使用术语“包含（comprises）”和/或“含有（comprising）”时，除了指明上述的组件、步骤、操作和/或设备外，并不排除其他另外的组件、步骤、操作和/或设备的存在和添加。

此外，将参照作为本发明的理想示例性附图的截面图和/或平面图描述说明书全文中所描述的实施方式。附图中，为了有效说明技术内容，层和区域的厚度可以被夸大。因此，示例性附图可由于制造技术和/公差而被修改，并且能够包括根据制造过程产生的修改。例如，以直角示出的蚀刻区域可以形成为圆形形状或者形成为具有预定的曲率。

下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明实施方式的电感器及用于制造该电感器的方法。

图1是示出了根据本发明实施方法的电感器的视图。参照图1，根据本发明实施方式的电感器100是多层功率电感器，该电感器可包括绝缘层114、导电图案120、磁性层130以及外部电极140。

绝缘层114可以是用于制造电感器100的基底。绝缘层114可以是与电感器100的器件本体的内部中心交叉的核心层。用于电连接设置在绝缘层114的两个表面上的导电图案120的至少一个过孔114a可形成在绝缘层114中。

导电图案120可设置在绝缘层114两侧。导电图案120可包括设置在绝缘层114的一个表面上的第一导电图案122和设置在与一个表面相对的另一个表面上的第二导电图案124。因此，绝缘层114能够用作用于分隔第一导电图案122与第二导电图案124的层间绝缘层。导电部分122a可以设置在第一导电图案122中以通过用于与第二导电图案124电连接的过孔114a而与第二导电图案124相接触。第一导电图案122和第二导电图案124通过导电部分122a而彼此电连接，使得导电图案120可具有多层螺旋（线圈，coil）形式。该导电图案120可以由各种金属材料制成。举例来说，导体图案120可以由银（Ag）或铜（Cu）制成。

磁性层130可包括覆盖绝缘层114的一个表面的第一磁性层132和覆盖绝缘层114的另一个表面的第二磁性层134。因此，第一磁性层132能够覆盖第一导电图案122以及第二磁性层134能够覆盖第二导电图案124。

磁性层130可以由金属树脂复合材料制成。例如，金属树脂复合物可以是由金属磁性粉末和未硬化的热固性树脂所构成的金属树脂复合物。金属磁性粉末可以是具有磁性的各种金属粉末。热固性树脂可以是无定型环氧树脂。金属磁性粉末可以是含铁（Fe）和作为基底的铁合金的金属粉末。

外部电极140可覆盖器件本体的两个外部端并同时电连接至导电部分122a。外部电极140可被用作用于将电感器100电连接至外部电子设备（未示出）的外部连接端。

另一方面，第一导电图案122可以是通过执行电镀处理所形成的电镀图案。即，第一导电图案122可以通过蚀刻电镀层来形成，该电镀层是通过执行无电极电镀或电极电镀工艺形成的。与此相比，第二导电图案124可以通过蚀刻预定的金属板（图3A的112）形成。例如，第二导电图案124可以是通过在铜箔上执行湿法蚀刻工艺所形成的金属图案。

上述电感器100可具有其中通过最小化绝缘层114的厚度而相对增加磁性层130的面积的结构。更具体地，随着磁性层130所占有的面积增加，改善了电感器100的磁导率。因此，能够改善由绝缘层114、导电层120以及磁性层130所组成的器件本体的电感特性。因此，优选的是将绝缘层114的厚度T1最小化。然而，当将覆铜层压板（GCL）用作基板并且通过印刷工艺在CCL上形成线圈式导电图案时，在减小核心层的厚度方面存在限制。特别地，非常难以将核心层的厚度减小至小于40μm。然而，因为导电图案120是通过电镀工艺和对铜箔进行蚀刻工艺形成的，故可以将绝缘层的厚度调整至小于40μm。稍后将对形成绝缘层114的处理进行详细的描述。

如上所述，根据本发明实施方式的电感器100可具有这样的结构，在该结构中，在电感器100包括在表面上具有导电图案120的绝缘层114；用于覆盖绝缘层114的磁性层130以及用于覆盖磁性层130的两个外部端的外部电极140的同时，通过将绝缘层的厚度减小至小于40μm来相对增加磁性层130的面积。因此，根据本发明的电感器能够具有电感特性改善的结构，其中通过增加磁性层在电感器的器件本体中的相对占有面积以增加磁性材料填充密度来实现电感特性改善。

下文中，将详细描述根据本发明实施方式的用于制造电感器的方法。此处，可以省略或简化与上述电感器100的那些相同的描述。

图2是示出了根据本发明实施方式的用于制造电感器的方法的流程图，以及图3A至图3E是用于说明根据本发明实施方式的制造电感器的过程的视图。

参照图2和图3A，可以制备在一个表面上具有绝缘层114的金属板112（S110）。制备金属板112的步骤可包括以下步骤：制备铜箔并且在铜箔的一个表面上形成绝缘层114。该绝缘层114可以用作在后续处理中形成的线圈式电极图案的层间绝缘层。

参照图2和图3B，可以在绝缘层114上形成具有与金属板112导通的导电部分122a的第一导电图案122（S120）。形成第一导电图案122的步骤可包括以下步骤：在绝缘层114中形成过孔114a以暴露金属板112、通过在绝缘层114上执行电镀处理形成电镀层、以及去除部分电镀层。可以通过在绝缘层114上形成种子层（未示出）并且将种子层用作种子来形成电镀层，从而执行形成电镀层的步骤。可以通过在电镀层上形成蚀刻阻止图案并且将该蚀刻阻止图案用作蚀刻阻止层来执行蚀刻处理，从而执行去除部分电镀层的步骤。因此，绝缘层114上的具有线圈形状并同时具有与金属板112导通的导电部分122a的第一导电图案122可形成在金属板112上。

可在绝缘层114上形成第一磁性层132以覆盖第一导电图案122（S130）。可以通过在金属板112的一个表面上涂覆金属树脂复合物来执行形成第一磁性层132的步骤。可以通过使用丝网印刷法或者层压由复合物制成的至少一个薄膜式磁性片来执行涂覆金属树脂复合物的步骤。

参照图2和图3C，可以通过蚀刻金属板112将第二导电图案124形成为通过导电部分122a电连接至第一导电图案122（S140）。形成第二导电图案124的步骤可包括以下步骤：翻转具有第一导电图案122的金属板112、在金属板112上形成抗蚀剂图案RP、通过将抗蚀剂图案RP用作蚀刻阻止层来蚀刻金属板112以及去除抗蚀剂图案RP。因此，能够形成这样的导电图案120，即，该导电图案120由设置在绝缘层114的一个表面上的第一导电图案122和设置在绝缘层114的另一个表面上并通过导电部分122a电连接至第一导电图案122的第二导电图案124构成。

如上所述，金属板112可以是用于形成导电图案124的基板。因此，通过调整金属板112的厚度能够调整第二导电图案124的厚度。举例来说，当第一导电图案122的厚度与第二导电图案124的厚度相同时，可以通过制备与第一导电图案122具有相同厚度的铜箔来执行上述制备金属板112的步骤。

参照图2和图3D，可以在绝缘层114上形成第二磁性层134以覆盖第二导电图案124（S150）。可以通过在绝缘层114的另一个表面上涂覆金属树脂复合物来执行形成第二磁性层134的步骤。因此，能够形成由第一磁性层132和第二磁性层134构成的磁性层130，第一磁性层132和第二磁性层134通过绝缘层114彼此分离。

参照图2和图3E，可以在磁性层130的两端上形成外部电极140（S160）。可以通过使用电镀处理、浸渍处理等在作为具有磁性层130的最终产品的两端上形成电连接至形成于核心层110上的导电图案120的金属层，来执行形成外部电极140的步骤。

表1示出了通过根据本发明上述实施方式的用于制造电感器的方法制造的电感器的结果。

[表1]

参照图1和表1，检查出，包括具有约60μm的调整厚度T1的绝缘层114的电感器满足正常水平的电感L特性。然而，当将绝缘层114的厚度T1调整至小于40μm，检查出，器件本体中的磁性材料填充面积大于作为体积比的约85%并且电感值与正常值相比增大大于5%。当将绝缘层的厚度T1与第一导体图案122的厚度T2比较时，检查出，当第一导电图案的厚度T2大于绝缘层114厚度的1.7倍时，第一导电图案122的厚度T2满足参考值。具体地，当将第一导电图案122的厚度T2调整至大于绝缘层114厚度的2.5倍时，检查出，器件本体中的磁性材料填充面积大于作为体积比的约85%并且电感值与正常水平相比增长大于5%。

此外，当通过根据本发明的制造方法制造包括厚度T1大于60μm的绝缘层的电感器时，导电部分122a的制造效率降低。因此，考虑到导电部分122a的制造效率，优选的是将绝缘层的厚度T1调整至小于40μm。

如上所述，根据本发明实施方式的用于制造电感器的方法能够通过在一个表面上制备具有绝缘层114的金属板112、利用电镀处理在绝缘层114的一个表面上形成第一导电图案122以及通过蚀刻金属板112在绝缘层114的另一个表面上形成第二导电图案124，来形成线圈式导电图案120。在这种情况下，与通过使用覆铜层压板作为基底经由印刷处理形成导电图案的现有技术相比，可以减小对应于绝缘层的核心层的厚度、防止电极在印刷处理中散布以及防止在压制与烧结处理中导电图案变形。因此，根据本发明的用于制造电感器的方法能够通过增加磁性层在电感器的器件本体中的相对占有面积以增加磁性材料填充密度来制造具有改善的电感特性的电感器。此外，根据本发明的用于制造电感器的方法能够通过在电感器的制造过程中防止线圈式导电图案变形和电极散布，来制造能够实现低电阻高电流特性的电感器。

根据本发明的电感器通过增加磁性层在电感器的器件本体中的相对占有面积从而增加磁性材料填充密度，能够具有电感特性得到改善的结构。

根据本发明的用于制造电感器的方法能够通过增加磁性层在电感器的器件本体中的相对占有面积从而增加磁性材料填充密度，来制造具有电感特性被改善的结构的电感器。

根据本发明的用于制造电感器的方法能够通过在电感器的制造过程中防止线圈式导电图案变形和电极扩散来制造能够实现低电阻高电流特性的电感器。

前述描述阐明了本发明。此外，前述描述仅示出并说明了本发明的优选的实施方式，但应当理解的是，本发明能够被用在各种其他的组合、变形以及环境中，并且能够在本文中所陈述的发明概念、与上述技术和/或本领域的技能或知识相称的范围内的改变和变形。在上文中所描述的实施方式还旨在说明实践本发明的已知的最佳模式并且旨在使本领域的技术人员能够利用这样的或其他的实施方式，以及具有通过本发明的具体的应用或使用所要求的各种变形。因此，描述并不旨在限制发明形成本公开，此外，可预期的是所附权利要求应被解释为包括可替换的实施方式。

Claims (16)

1.一种电感器，包括：

绝缘层，具有过孔；

导电图案，被设置在所述绝缘层的两个表面上并且具有设置在所述两个表面上的部分通过所述过孔彼此电连接的结构；以及

磁性层，被设置在所述绝缘层上以覆盖所述导电图案，

其中，所述导电图案包括：

第一导电图案，具有形成在所述过孔中的导电部分并且被设置在所述绝缘层的一个表面上；以及

第二导电图案，被设置在所述绝缘层的另一个表面上并且通过所述过孔电连接至所述第一导电图案，

其中，种子层仅布置在所述绝缘层的一个表面上，而并不形成在所述绝缘层的另一个表面上，使得所述第二导电图案与所述绝缘层的另一个表面直接接触。

2.根据权利要求1所述的电感器，

其中，所述第一导电图案是电镀图案。

3.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导电图案具有通过蚀刻金属板所形成的金属图案。

4.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述第二导电图案是通过蚀刻金属板所形成的金属图案。

5.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述绝缘层具有小于40μm的厚度。

6.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导电图案包括具有形成在所述过孔中的导电部分并且被设置在所述绝缘层的一个表面上的所述第一导电图案，其中，所述第一导电图案的厚度大于所述绝缘层的厚度的2.5倍。

7.根据权利要求1所述的电感器，其中，基于所述绝缘层而设置在所述绝缘层两侧的所述导电图案具有相同的厚度。

8.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述磁性层是由包括含铁(Fe)金属和热固性树脂的金属树脂复合物制成的。

9.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导电图案具有设置在所述绝缘层两侧上的多层线圈结构，所述绝缘层介于所述导电图案之间。

10.一种用于制造电感器的方法，包括：

制备在一个表面上具有绝缘层的金属板；

在所述绝缘层中形成暴露所述金属板的过孔；

在所述金属板上形成具有通过所述过孔与所述金属板导通的导电部分的第一导电图案；以及

通过图案化所述金属板形成第二导电图案，所述第二导电图案通过所述导电部分电连接至所述第一导电图案。

11.根据权利要求10所述的用于制造电感器的方法，其中，通过在所述金属板上执行电镀处理来执行形成所述第一导电图案。

12.根据权利要求10所述的用于制造电感器的方法，其中，形成所述第二导电图案包括：

在所述金属板上形成抗蚀剂图案；以及

通过将所述抗蚀剂图案用作蚀刻阻止层在所述金属板上执行蚀刻处理。

13.根据权利要求10所述的用于制造电感器的方法，其中，制备所述金属板包括：

制备铜箔；以及

在所述铜箔的一个表面上形成所述绝缘层。

14.根据权利要求10所述的用于制造电感器的方法，进一步包括：

在形成所述第二导电图案之前形成第一磁性层以覆盖所述第一导电图案；以及

在形成所述第一磁性层之后形成第二磁性层以覆盖所述第二导电图案。

15.根据权利要求10所述的用于制造电感器的方法，其中，通过调整所述金属板的厚度来调整所述第二导电图案的厚度。

16.根据权利要求15所述的用于制造电感器的方法，其中，制备所述金属板包括：

制备与所述第一导电图案具有相同厚度的铜箔。