CN104810131B - 片式电子组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种片式电子组件及其制造方法。在片式电子组件中，形成在外部内线圈上的绝缘层的厚度可不同于形成在芯部内线圈上的绝缘层的厚度，使得由于漏电流的产生而导致的损耗系数的增大和短路缺陷的发生可以被防止，电感器的电感的劣化也可以被防止。

Description

片式电子组件及其制造方法
本申请要求于2014年1月27日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0009430号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种片式电子组件及其制造方法。
背景技术
作为片式电子组件之一的电感器是与电阻器和电容器一起形成电子电路以去除噪声的代表性无源器件。这样的电感器使用电磁特性与电容器组合以构造放大特定频带的信号的谐振电路、滤波器电路等。
近来，随着诸如各种通信装置、显示装置等的信息技术(IT)装置的小型化和纤薄已经加速，对用于使IT装置中使用的诸如电感器、电容器和晶体管等的各种元件小型化和纤薄化的技术的研究已经不断地进行。电感器还被具有小尺寸和高密度并且能够自动表面安装的片快速地取代，已经进行了如下开发：通过混合磁性粉末和树脂并且将该混合物施用到线圈图案(线圈图案通过镀覆形成在薄膜绝缘基板的上表面和下表面上)来形成薄型电感器。
根据如上描述的薄型电感器，线圈图案形成在绝缘基板上，然后绝缘层形成在其上，以防止线圈图案与外部磁性材料之间的接触。
在绝缘层没有完全形成的情况下，在磁性主体中产生漏电流，损耗系数会增大，效率劣化。另外，由于漏电流的产生，所以正常的电感可以存在于1MHz的频率下，但是在高频条件下会快速地减小，从而产生有缺陷的波形。
具体地，在连接到外电极的最外面的线圈图案中，所述图案的侧部处的漏流路径会是短的，使得形成在绝缘基板的上部和下部上的线圈部之间的短路缺陷的可能性会增大。
为了改善漏电流，可增大绝缘层的厚度。然而，随着绝缘层的厚度增大，被磁性材料占据的体积减小，使得诸如电感器的电感劣化等的缺陷会产生。
[现有技术文献]
(专利文献1)第JP2005-210010号日本专利公开公布
(专利文献2)第JP2008-166455号日本专利公开公布
发明内容
本公开的一方面可提供一种片式电子组件及其制造方法，该片式电子组件包括能够防止由于漏电流而导致的损耗系数的增大和短路缺陷的发生，同时防止电感器的电感劣化的绝缘层。
根据本公开的一方面，一种片式电子组件可包括：主体，包括绝缘基板，其中，通孔形成在绝缘基板的中心部分中；内线圈部，形成在绝缘基板的至少一个表面上；绝缘层，包覆内线圈部；以及外电极，形成在主体的至少一个端表面上，并且连接到内线圈部，其中，在绝缘层中，外部绝缘层的厚度大于芯部绝缘层的厚度。
外部绝缘层可具有10μm至25μm的平均厚度。
芯部绝缘层可具有5μm至10μm的平均厚度。
外部绝缘层的平均厚度与芯部绝缘层的平均厚度之比可以在1.5至5的范围之内。
绝缘层可包括包覆内线圈部的第一绝缘层以及形成在内线圈部的边缘部分上的第二绝缘层。
第二绝缘层可包含从由线型酚醛清漆类环氧树脂和橡胶类聚合物环氧树脂组成的组中选择中的至少一种。
第二绝缘层可不形成在芯部绝缘层上，可仅形成在外部绝缘层上。
根据本公开的另一方面，一种片式电子组件的制造方法可包括：在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；形成包覆内线圈部的绝缘层；通过在其上形成有内线圈部的绝缘基板的上部和下部上堆叠磁性层来形成主体；以及在主体的至少一个端表面上形成外电极，以连接到内线圈部，其中，形成绝缘层使得其外部绝缘层的厚度大于其芯部绝缘层的厚度。
外部绝缘层可具有10μm至25μm的平均厚度。
芯部绝缘层可具有5μm至10μm的平均厚度。
外部绝缘层的平均厚度与芯部绝缘层的平均厚度之比可以在1.5至5的范围之内。
形成绝缘层的步骤可包括：形成包覆内线圈部的第一绝缘层并在内线圈部的边缘部分上形成第二绝缘层。
形成第二绝缘层的步骤可包括：将内线圈部浸渍到用于形成第二绝缘层的树脂中，然后对其执行真空处理。
第二绝缘层可包含从由线型酚醛清漆类环氧树脂和橡胶类聚合物环氧树脂组成的组中选择中的至少一种。
第一绝缘层可包含光致抗蚀剂(PR)。
第二绝缘层可不形成在芯部绝缘层上，可仅形成在外部绝缘层上。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和其他优点将会被更清楚地理解，在附图中：
图1是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图，其中示出了内线圈部；
图2是沿图1中的线I-I’截取的片式电子组件的剖视图；
图3是图2的部分A的示意性放大图；
图4是沿图1中的线I-I’截取的根据本公开的另一示例性实施例的片式电子组件的剖视图；
图5是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以很多不同的形式来举例说明，并不应该被解释为局限于在此阐述的特定实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清晰起见，可夸大元件的形状和尺寸，将始终使用相同的附图标记来指示相同或相似的元件。
片式电子组件
在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的片式电子组件。具体地，将通过示例描述薄型电感器，但是本公开不限于此。
图1是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图，其中示出了内线圈部。图2是沿图1中的线I-I’截取的片式电子组件的剖视图。
参照图1，作为片式电子组件的示例，公开了具有片的形式并且在电源电路的电源线中使用的薄型电感器100。作为片式电子组件，除了片式电感器之外，片式磁珠、片式滤波器等可被适当地使用。
薄型电感器100可包括主体50、绝缘基板20、内线圈部40和外电极80。
主体50的材料不受限制，只要该材料可形成薄型电感器100的外部并且展现磁性即可。例如，可通过填充铁氧体材料或金属基软磁性材料来形成主体50。
铁氧体材料可以为本领域公知的铁氧体材料，诸如Mn-Zn基铁氧体、Ni-Zn基铁氧体、Ni-Zn-Cu基铁氧体、Mn-Mg基铁氧体、Ba基铁氧体、Li基铁氧体等。
金属基软磁性材料可以为合金，该合金包含从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的至少一种。例如，金属基软磁性材料可包含Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒，但是不限于此。
金属基软磁性材料可具有0.1μm至30μm的粒径，并且可以以如下形式被包括：金属基软磁性颗粒分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物中。
主体50可具有六面体的形状。为了清楚地描述本公开的示例性实施例，将定义六面体的方向。图1中示出的L、W和T分别指长度方向、宽度方向和厚度方向。主体50可以具有矩形平行六面体形状。
例如，形成在主体50中的绝缘基板20可以为聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属基软磁性基板等。
绝缘基板20可以具有穿过其中心部分的通孔，可用诸如铁氧体、金属基软磁性材料等的磁性材料填充该通孔以形成芯部55。可形成用磁性材料填充的芯部55，从而增大电感L。
具有线圈图案的内线圈部40可形成在绝缘基板20的一个表面上，具有线圈图案的内线圈部40也可形成在绝缘基板20的另一表面上。
内线圈部40可以包括以螺旋形状形成的线圈图案，形成在绝缘基板20的一个表面和另一表面上的内线圈部40可以通过形成在绝缘基板20中的通路电极45彼此电连接。
内线圈部40和通路电极45可由具有优异的电导率的金属形成，例如，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或其合金等。
包覆(覆盖，被覆)内线圈部40的绝缘层30可形成在内线圈部40的表面上。
绝缘层30可通过本领域已知的方法来形成，诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法、喷涂法等，但是本公开不限于此。
在绝缘层30中，外部绝缘层33的厚度可大于芯部(core)绝缘层35的厚度。
外部绝缘层33的厚度可形成为相对大，使得由于向着外电极80产生的漏电流而产生的上内线圈部40和下内线圈部40之间的短路缺陷的发生可被防止，芯部绝缘层35的厚度被形成为小于外部绝缘层33的厚度，使得填充芯部55的磁性材料的区域可增大，因此可实现电感L的高值。
图3是示出了图2的部分A的示例性实施例的示意性放大图。
参照图3，外部绝缘层33的平均厚度(w3)可以为10μm至25μm。
在外部绝缘层33的平均厚度(w3)小于10μm的情况下，向着外电极80产生漏电流，使得上内线圈部40和下内线圈部40之间的短路缺陷会产生并且损耗系数会增大，在外部绝缘层33的平均厚度(w3)大于25μm的情况下，可防止短路缺陷，但是电感会显著劣化。
芯部绝缘层35的平均厚度(w5)可以为5μm至10μm。
在芯部绝缘层35的平均厚度(w5)小于5μm的情况下，内线圈部40可能直接接触外部磁性材料，使得该组件的电感在高频条件下可能快速地下降，而导致有缺陷的波形，在芯部绝缘层35的平均厚度(w5)大于10μm的情况下，填充芯部55的磁性材料的区域会减小，使得电感会显著劣化。
外部绝缘层33的平均厚度(w3)与芯部绝缘层35的平均厚度(w5)之比可以在1.5至5的范围之内。
外部绝缘层33的平均厚度(w3)与芯部绝缘层35的平均厚度(w5)之比满足上述范围，使得由于漏电流的产生而导致的短路缺陷以及有缺陷的波形可以被防止，由绝缘层30的厚度所导致的电感的劣化可以被防止，并且可实现高电感。
图4是沿图1中的线I-I’截取的根据本公开的另一示例性实施例的片式电子组件的剖视图。
参照图4，绝缘层30可包括包覆内线圈部40的第一绝缘层31以及形成在内线圈部40的边缘部分上的第二绝缘层32。
第一绝缘层31可通过本领域已知的方法来形成，诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法、喷涂法等。在通过光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法来形成第一绝缘层31的情况下，第一绝缘层31可以包含光致抗蚀剂(PR)。
因为第一绝缘层31的厚度可向下朝着内线圈部40的边缘部分减小，使得在内线圈部40的边缘部分的下部中会确保不足的绝缘，所以第二绝缘层32可进一步形成在内线圈部40的边缘部分上。
即，在形成第一绝缘层31之后，可通过另外执行使用环氧类树脂的真空浸渍工艺来形成第二绝缘层32。
第二绝缘层32可包含单独的线型酚醛清漆类环氧树脂或橡胶类聚合物环氧树脂或其混合物，但是本公开不限于此。
优选地，橡胶类聚合物环氧树脂具有15000或更大的分子量，该聚合物可以为单独的苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂、聚醚酰亚胺(PEI)树脂、聚砜(PS)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂或聚酯树脂或其混合物。
另外，第二绝缘层32还可包含橡胶类增韧剂，该橡胶类增韧剂可以按照环氧类树脂的每百份树脂(PHR)1至30重量份的量被包含。
这里，第二绝缘层32可以不形成在芯部绝缘层35上，而可仅形成在外部绝缘层33上。
第二绝缘层32可仅形成在外部绝缘层33上，使得外部绝缘层33的厚度可大于芯部绝缘层35的厚度，从而可防止由于漏电流的产生而导致的短路缺陷以及有缺陷的波形，可防止由绝缘层30的厚度所导致的电感的劣化，并且可实现高电感。
形成在绝缘基板20的一个表面上的内线圈部40的一个端部可暴露到主体50在长度方向上的一个端表面，形成在绝缘基板20的另一表面上的内线圈部40的一个端部可暴露到主体50在长度方向上的另一个端表面。
外电极80可形成在主体50的两个端表面上，以分别连接到内线圈部40的暴露于主体50的两个端表面的暴露部分。
外电极80可形成在主体50在长度方向上的两个端表面上，并且可延伸到主体50在厚度方向和/或宽度方向上的两表面。
外电极80可包含具有优异的电导率的金属。例如，外电极80可由单独的镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等或其合金等形成。
下面的表1示出了根据外部绝缘层33的厚度和芯部绝缘层35的厚度的绝缘电阻值、短路缺陷的发生频率和电感(L)值的结果。
[表1]
如上面的表1所示，在外部绝缘层33的厚度大于芯部绝缘层35的厚度的情况下，绝缘电阻增大，短路缺陷减少，并且实现了高电感值。
片式电子组件的制造方法
图5是示出了根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的制造方法的流程图。
参照图5，首先，可在绝缘基板20的至少一个表面上形成内线圈部40。
绝缘基板20不受具体限制。例如，作为绝缘基板20，聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属基软磁性基板等可被使用，绝缘基板20可具有40μm至100μm的厚度。
可通过电镀工艺形成内线圈部40，但是本公开不限于此。内线圈部40可以由具有优异的电导率的金属形成，例如，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或其合金等。
可通过在绝缘基板20的一部分中形成孔并且在其中填充导电材料来形成通路电极45。内线圈部40可形成在绝缘层20的一个表面上，并且内线圈部40可形成在其另一表面上，内线圈部40可以通过通路电极45彼此电连接。
可通过执行钻孔工艺、激光工艺、喷砂工艺、冲孔工艺等在绝缘基板20的中心部分中形成穿过绝缘基板20的通孔。
接下来，可形成包覆内线圈部40的绝缘层30。
绝缘层30可通过本领域已知的方法来形成，诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法、喷涂法等，但是本公开不限于此。
在绝缘层30中，外部绝缘层33的厚度可大于芯部绝缘层35的厚度。
外部绝缘层33的厚度可形成为相对大，使得由于向着外电极80产生的漏电流而产生的上内线圈部40和下内线圈部40之间的短路缺陷的发生可被防止，同时芯部绝缘层35的厚度可被形成为小于外部绝缘层33的厚度，使得填充芯部55的磁性材料的区域可增大，因此可实现电感L的高值。
外部绝缘层33的平均厚度(w3)可以为10μm至25μm。
在外部绝缘层33的平均厚度(w3)小于10μm的情况下，会向着外电极80产生漏电流，使得上内线圈部40和下内线圈部40之间的短路缺陷会产生并且损耗系数会增大，在外部绝缘层33的平均厚度(w3)大于25μm的情况下，可防止短路缺陷，但是电感会显著劣化。
芯部绝缘层35的平均厚度(w5)可以为5μm至10μm。
在芯部绝缘层35的平均厚度(w5)小于5μm的情况下，内线圈部40可能直接接触外部磁性材料，使得该组件的电感在高频条件下可能快速地下降，而导致有缺陷的波形，在芯部绝缘层35的平均厚度(w5)大于10μm的情况下，填充芯部55的磁性材料的区域会减小，使得电感会显著劣化。
外部绝缘层33的平均厚度(w3)与芯部绝缘层35的平均厚度(w5)之比可以在1.5至5的范围之内。
外部绝缘层33的平均厚度(w3)与芯部绝缘层35的平均厚度(w5)之比满足上述范围，使得由于漏电流的产生而导致的短路缺陷以及有缺陷的波形可以被防止，由绝缘层30的厚度所导致的电感的劣化可以被防止，并且可实现高电感。
绝缘层30的形成可包括形成包覆内线圈部40的第一绝缘层31，还包括在内线圈部40的边缘部分上形成第二绝缘层32。
可通过丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法、喷涂法等来形成第一绝缘层31。在通过光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法来形成第一绝缘层31的情况下，第一绝缘层31可以包含光致抗蚀剂(PR)。
因为第一绝缘层31的厚度可向下朝着内线圈部40的边缘部分减小，使得在内线圈部40的边缘部分的下部中会确保不足的绝缘，所以在内线圈部40的边缘部分上可进一步形成第二绝缘层32。
即，在形成第一绝缘层31之后，可通过将内线圈部40浸渍到用于形成第二绝缘层32的树脂中，然后执行真空处理来形成第二绝缘层32。
这里，用于形成第二绝缘层32的树脂可包含单独的线型酚醛清漆类环氧树脂或橡胶类聚合物环氧树脂或其混合物，但是本公开不限于此。
优选地，橡胶类聚合物环氧树脂具有15000或更大的分子量，其中，该聚合物可以为单独的苯氧基树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂、聚醚酰亚胺(PEI)树脂、聚砜(PS)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂或聚酯树脂或其混合物。
用于形成第二绝缘层32的环氧类树脂的浓度可以为10wt％至35wt％。在环氧类树脂的浓度小于10wt％的情况下，第二绝缘层32会过薄，而在环氧类树脂的浓度大于35wt％的情况下，第二绝缘层32会过厚。
另外，第二绝缘层32还可包含橡胶类增韧剂，该橡胶类增韧剂可以按照环氧类树脂的每百份树脂(PHR)1至30重量份的量被包含。
在将内线圈部浸渍到树脂中之后，可在85托至0托的压力条件下对其执行真空处理。在压力的程度大于85托的情况下，无法确保均匀的绝缘，在压力的程度小于0托的情况下，由于溶剂的挥发环氧类树脂的浓度会增大，使得第二绝缘层32会过厚。
将内线圈部浸渍到树脂中并且执行真空处理所需的时间可以为2分钟至10分钟。在用于这些工艺的时间少于2分钟的情况下，会无法去除气泡，使得第二绝缘层32不会均匀地形成，在用于这些工艺的时间多于10分钟的情况下，由于溶剂的挥发环氧类树脂的浓度会增大，使得第二绝缘层32会过厚。
这里，第二绝缘层32可以不形成在芯部绝缘层35上，而可仅形成在外部绝缘层33上。
第二绝缘层32仅形成在外部绝缘层33上，使得外部绝缘层33的厚度可大于芯部绝缘层35的厚度，从而可防止由于漏电流的产生而导致的短路缺陷以及有缺陷的波形，可防止由于绝缘层30的厚度而导致的电感劣化，并且可实现高电感。
然后，可通过在其上形成有内线圈部40的绝缘基板20的上部和下部上堆叠磁性层来形成主体50。
可通过在绝缘基板20的两表面上堆叠磁性层并且通过层压法或流体静压法压制堆叠的磁性层来形成磁性主体50。在这种情况下，可通过用磁性材料填充通孔来形成芯部55。
接下来，可在主体50的端表面上形成外电极80，以连接到内线圈部40的被暴露于主体50的至少一个端表面的暴露部分。
可使用包含金属(具有优异的电导率)的膏来形成外电极80，膏可以为包含例如单独的镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等或其合金的导电膏。
除了印刷法之外，可根据外电极80的形状通过执行浸渍法等来形成外电极80。
将省略与根据本公开的示例性实施例的上述片式电子组件的特征重复的其他特征。
如上所述，利用根据本公开的示例性实施例的片式电子组件及其制造方法，形成在外部内线圈上的绝缘层的厚度可不同于形成在芯部内线圈上的绝缘层的厚度，使得由于漏电流的产生而导致的损耗系数的增大和短路缺陷的发生可以被防止，电感器的电感的劣化也可以被防止。
尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可做出修改和变形。

Claims (16)

1.一种片式电子组件，所述片式电子组件包括：
主体，包括绝缘基板，其中，通孔形成在绝缘基板的中心部分中；
内线圈部，形成在绝缘基板的至少一个表面上；
绝缘层，包覆内线圈部；以及
外电极，形成在主体的至少一个端表面上，并且连接到内线圈部，
其中，绝缘层的外部部分的厚度大于绝缘层的芯部部分的厚度，绝缘层的所述外部部分临近外电极，绝缘层的所述芯部部分临近通孔。
2.根据权利要求1所述的片式电子组件，其中，绝缘层的外部部分具有10μm至25μm的平均厚度。
3.根据权利要求1所述的片式电子组件，其中，绝缘层的芯部部分具有5μm至10μm的平均厚度。
4.根据权利要求1所述的片式电子组件，其中，绝缘层的外部部分的平均厚度与绝缘层的芯部部分的平均厚度之比在1.5至5的范围之内。
5.根据权利要求1所述的片式电子组件，其中，绝缘层包括包覆内线圈部的第一绝缘层以及形成在内线圈部的边缘部分上的第二绝缘层。
6.根据权利要求5所述的片式电子组件，其中，第二绝缘层包含从由线型酚醛清漆类环氧树脂和橡胶类聚合物环氧树脂组成的组中选择中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的片式电子组件，其中，第二绝缘层不形成在绝缘层的芯部部分上，仅形成在绝缘层的外部部分上。
8.一种片式电子组件的制造方法，所述制造方法包括：
在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；
形成包覆内线圈部的绝缘层；
通过在其上形成有内线圈部的绝缘基板的上部和下部上堆叠磁性层来形成主体；以及
在主体的至少一个端表面上形成外电极，以连接到内线圈部，
其中，形成绝缘层使得绝缘层的外部部分的厚度大于绝缘层的芯部部分的厚度，绝缘层的所述外部部分临近外电极，绝缘层的所述芯部部分临近通孔。
9.根据权利要求8所述的片式电子组件的制造方法，其中，绝缘层的外部部分具有10μm至25μm的平均厚度。
10.根据权利要求8所述的片式电子组件的制造方法，其中，绝缘层的芯部部分具有5μm至10μm的平均厚度。
11.根据权利要求8所述的片式电子组件的制造方法，其中，绝缘层的外部部分的平均厚度与绝缘层的芯部部分的平均厚度之比在1.5至5的范围之内。
12.根据权利要求8所述的片式电子组件的制造方法，其中，形成绝缘层的步骤包括：形成包覆内线圈部的第一绝缘层并在内线圈部的边缘部分上形成第二绝缘层。
13.根据权利要求12所述的片式电子组件的制造方法，其中，形成第二绝缘层的步骤包括：将内线圈部浸渍到用于形成第二绝缘层的树脂中，然后对其执行真空处理。
14.根据权利要求13所述的片式电子组件的制造方法，其中，第二绝缘层包含从由线型酚醛清漆类环氧树脂和橡胶类聚合物环氧树脂组成的组中选择中的至少一种。
15.根据权利要求12所述的片式电子组件的制造方法，其中，第一绝缘层包含光致抗蚀剂。
16.根据权利要求12所述的片式电子组件的制造方法，其中，第二绝缘层不形成在绝缘层的芯部部分上，而仅形成在绝缘层的外部部分上。
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