CN104934187B - 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，且更具体的是，一种具有通过与线圈的宽度相比增大线圈的厚度而能够防止线圈部之间发生短路并具有高的高宽比(AR)的内线圈结构的片式电子组件及其制造方法。

Description

片式电子组件及其制造方法
本申请要求于2014年3月18日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0031377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典型的无源元件。这样的电感器可使用电磁特性与电容器结合以构成放大特定频带的信号的谐振电路、滤波电路等。
近来，随着诸如各种通信装置、显示装置等的信息技术(IT)的小型化和纤薄化的趋势增长，对用于使应用于IT装置的诸如电感器、电容器、晶体管等各种元件小型化和纤薄化的技术的研究已经不断地进行。电感器也已经迅速地被具有小尺寸、高密度以及能够自动表面安装的片所取代，通过混合磁性粉末和树脂并将该混合物施用于线圈图案(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)来形成的薄型电感器的开发已经进行。
作为电感器的主要性能的直流(DC)电阻Rdc可根据线圈的横截面积的增大而减小。因此，为了减小直流电阻Rdc和增大电感，需要增大电感器的内线圈的横截面积。
增大线圈的横截面积的方法可包括两种方法，即，增大线圈的宽度的方法和增大线圈的厚度的方法。
在增大线圈的宽度的情况下，线圈部之间会发生短路的可能性会增加，且电感器片中能够实现的匝数会受到限制，从而导致由磁性材料占据的区域的减小，使得会造成效率的降低，并且高电感产品的实现会受限制。
因此，在薄型电感器的内线圈中，已经需要通过增大线圈的厚度而具有高的高宽比(AR)的结构。内线圈的高宽比(AR)表示通过线圈的厚度除以线圈的宽度得到的值。因此，当线圈的厚度的增加量大于线圈的宽度的增加量时，高宽比(AR)会增大。
为了实现内线圈的高的高宽比(AR)，需要抑制线圈在宽度方向上的生长，且需要加快线圈在厚度方向上的生长。
根据现有技术，在使用阻镀剂执行图案镀覆方法时，为了形成具有大的厚度的线圈，阻镀剂需要具有大的厚度。然而，在这种情况下，由于为了维持阻镀剂的形式，阻镀剂需要具有预定的宽度或更大的宽度，因此线圈部之间的间距会增大。
另外，在根据现有技术执行电镀法时，由于线圈不仅在其宽度方向上生长而且在其厚度方向上生长的各向同性生长现象，因此线圈部之间发生短路且实现高的高宽比(AR)会存在限制。
【现有技术文献】
(专利文献1)日本专利公开公布号2006-278479
发明内容
本公开的一方面可提供一种具有通过与线圈的宽度相比增大线圈的厚度而能够防止线圈部之间发生短路并实现高的高宽比(AR)的结构的片式电子组件及其制造方法。
根据本公开的一方面，一种片式电子组件可包括：磁性主体，包括绝缘基板；内线圈部，形成在绝缘基板的至少一个表面上；以及外电极，形成在磁性主体的一个端表面上，并连接到内线圈部，其中，内线圈部包括形成在绝缘基板上的第一线圈图案、形成以覆盖第一线圈图案的第二线圈图案以及形成在第二线圈图案上的第三线圈图案。
第二线圈图案可被形成为使得第二线圈图案在宽度方向和厚度方向上生长。
第三线圈图案可被形成为使得第三线圈图案仅在厚度方向上生长。
可通过各向同性镀覆来形成第二线圈图案，且可通过各向异性镀覆来形成第三线圈图案。
当从绝缘基板的一个表面到第二线圈图案的镀覆线的第二线圈图案的厚度被定义为A且从第二线圈图案的镀覆线到第三线圈图案的镀覆线的第三线圈图案的厚度被定义为B时，B/A可为0.1至20.0。
内线圈部可包含从由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)和铂(Pt)组成的组中选择的一种或更多种。
第一线圈图案、第二线圈图案和第三线圈图案可由相同的金属形成。
内线圈部的高宽比可为1.2或更大。
根据本公开的另一方面，一种片式电子组件可包括：磁性主体，包括绝缘基板；内线圈部，形成在绝缘基板的至少一个表面上；以及外电极，形成在磁性主体的一个端表面上并连接到内线圈部，其中，内线圈部包括形成在绝缘基板上的图案镀层、覆盖图案镀层的各向同性镀层以及形成在各向同性镀层上的各向异性镀层。
当从绝缘基板的一个表面到各向同性镀层的镀覆线的各向同性镀层的厚度被定义为A且从各向同性镀层的镀覆线到各向异性镀层的镀覆线的各向异性镀层的厚度被定义为B时，B/A可为0.1至20.0。
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下述步骤：在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；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以形成磁性主体；以及在磁性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，形成内线圈部的步骤包括在绝缘基板上形成第一线圈图案，形成第二线圈图案以覆盖第一线圈图案以及在第二线圈图案上形成第三线圈图案。
形成第一线圈图案的步骤可包括在绝缘基板上形成具有用于形成第一线圈图案的开口的阻镀剂，填充用于形成第一线圈图案的开口以形成第一线圈图案以及去除阻镀剂。
可通过在第一线圈图案上执行各向同性的电镀来形成第二线圈图案。
可通过在第二线圈图案上执行各向异性的电镀来形成第三线圈图案。
当从绝缘基板的一个表面到第二线圈图案的镀覆线的第二线圈图案的厚度被定义为A且从第二线圈图案的镀覆线到第三线圈图案的镀覆线的第三线圈图案的厚度被定义为B时，B/A可为0.1至20.0。
内线圈部可包含从由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)和铂(Pt)组成的组中选择的一种或更多种。
内线圈部的高宽比可为1.2或更大。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和其他优点将被更加清楚地理解，在附图中：
图1是示出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的线I-I’截取的剖视图；
图3是示出图2的部分A的示例的放大示意图；
图4是示出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；以及
图5至图9是顺序地示出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图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以许多不同的形式来举例说明，并且不应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，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。
在附图中，为了清楚起见，会夸大元件的形状和尺寸，相同的附图标记将始终用于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，将描述薄型电感器，但是本公开不限于此。
图1是示出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的线I-I’截取的剖视图。图3是示出图2的部分A的示例的示意性放大图。
参照图1和图2，作为片式电子组件的示例，公开了以片的形式提供并且应用在电源电路的电源线中的薄型电感器100。作为片式电子组件，除了片式电感器之外，可以适当地使用片式磁珠、片式滤波器等。
薄型电感器100可包括磁性主体50、绝缘基板20、内线圈部40和外电极80。
磁性主体50可形成薄型电感器100的外型，并可由能够表现磁性的任何材料形成。例如，磁性主体50可通过填充铁氧体材料或金属基软磁材料来形成。
铁氧体材料可为诸如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基铁氧体或Li基铁氧体等本领域所公知的铁氧体材料。
金属基软磁材料可为合金，所述合金包含从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的至少一种。例如，金属基软磁材料可包括Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒，但是不限于此。
金属基软磁材料可具有0.1μm至20μm的颗粒直径，并且可以以颗粒分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物上的形式包含金属基软磁材料。
磁性主体50可具有六面体形状。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所示的L、W和T分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。磁性主体50可具有其长度大于其宽度的长方体形状。
形成在磁性主体50中的绝缘基板20可为例如聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属基软磁基板等。
绝缘基板20可具有贯穿其中心部分的通孔，且该通孔可用诸如铁氧体或金属基软磁材料等的磁性材料填充，以形成芯部55。可形成填充有磁性材料的芯部55，从而提高电感L。
具有线圈形图案的内线圈部40可形成在绝缘基板20的一个表面上，且具有线圈形图案的内线圈部40也可形成在绝缘基板20的另一个表面上。
内线圈部40可包括以螺旋形状形成的线圈图案，形成在绝缘基板20的一个表面和另一个表面上的内线圈部40可通过在绝缘基板20中形成的通路电极45彼此电连接。
参照图3，每个内线圈部40可包括形成在绝缘基板20上的第一线圈图案41、形成为覆盖第一线圈图案41的第二线圈图案42以及形成在第二线圈图案42上的第三线圈图案43。
第一线圈图案41可为通过在绝缘基板20上形成图案化的阻镀剂并用导电金属填充开口来形成的图案镀层。
可通过执行电镀来形成第二线圈图案42，第二线圈图案42可为具有在宽度方向W和厚度方向T两个方向上都生长的形状的各向同性镀层。
可通过执行电镀来形成第三线圈图案43，且第三线圈图案43可为具有仅在厚度方向T上生长同时其在宽度方向W上的生长被抑制的形状的各向异性镀层。
可调整电流密度、镀覆液的浓度和镀覆速度等，使得第二线圈图案42可形成为各向同性镀层且第三线圈图案43可形成为各向异性镀层。
如上所述，在绝缘基板20上形成第一线圈图案41(即，图案镀层)，形成覆盖第一线圈图案41的第二线圈图案42(即，各向同性镀层)，在第二线圈图案42上形成第三线圈图案43(即，各向异性镀层)，从而可防止线圈部之间发生短路，同时可加速线圈在厚度方向上的生长以实现具有例如1.2或更大的高宽比AR(T/W)的高的高宽比(AR)的内线圈部40。
当从绝缘基板20的一个表面到第二线圈图案42的镀覆线的第二线圈图案42的厚度被定义为A且从第二线圈图案42的镀覆线到第三线圈图案43的镀覆线的第三线圈图案43的厚度被定义为B时，B/A可为0.1至20.0。
第二线圈图案42的镀覆线或第三线圈图案43的镀覆线可表示在内线圈部40的横截面上可观察到的界面，厚度A可表示从绝缘基板20的一个表面到第二线圈图案42的镀覆线的最高位置的距离，厚度B可表示从第二线圈图案42的镀覆线的最高位置到第三线圈图案43的镀覆线的最高位置的距离。
在B/A小于0.1的情况下，由于第二线圈图案的各向同性生长，因此会出现诸如线圈部之间的短路的缺陷，并且提高线圈的高宽比(AR)会存在限制。同时，为了形成使得B/A超过20.0的内线圈部40，需要高地生长作为各向异性镀层的第三线圈图案43。然而，由于线圈的横截面积可在镀覆过程期间不断地改变，因此会难以长时间不断地执行各向异性镀覆，从而会限制以B/A超过20.0这样的方式来形成内线圈部40且会增加制造成本。
内线圈部40可由具有优异导电率的金属形成，例如，由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)或铂(Pt)或它们的合金等形成。
第一线圈图案41、第二线圈图案42和第三线圈图案43可由相同的金属形成，优选地，可由铜(Cu)形成。
可用绝缘层30包覆内线圈部40。
可通过诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影法、喷涂法等本领域已知的方法来形成绝缘层30。可用绝缘层30包覆内线圈部40，使得不直接接触构成磁性主体50的磁性材料。
形成在绝缘基板20的一个表面上的内线圈部40的一个端部可暴露于磁性主体50的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的一个端部可暴露于磁性主体50的在长度方向上的另一个端表面。
外电极80可分别形成在磁性主体50的在其长度方向上的两个端表面上，以连接到暴露于磁性主体50的在其长度方向上的两个端表面的内线圈部40。外电极80可延伸至磁性主体50的在其厚度方向上的两个表面和/或磁性主体50的在其宽度方向上的两个表面。
外电极80可由具有优异导电率的金属形成，例如，可单独由镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等形成或由它们的合金等形成。
片式电子组件的制造方法
图4是示出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。图5至图9是顺序地示出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图。
参照图4，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，而可以是例如聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属基软磁基板等，且可具有40μm至100μm的厚度。
接着，将描述形成内线圈部40的过程。参照图5，可在绝缘基板20上形成具有用于形成第一线圈图案的开口61的阻镀剂60。
阻镀剂60可为普通的光致抗蚀剂膜、干膜抗蚀剂等，但不限于此。
参照图6，可通过对用于形成第一线圈图案的开口61实施电镀工艺等，以用导电金属填充开口来形成第一线圈图案41。
第一线圈图案41可由具有优异导电率的金属形成，例如，可由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)或铂(Pt)、它们的混合物等形成。
参照图7，可通过诸如化学蚀刻工艺等的过程来去除阻镀剂60。
当阻镀剂60被去除时，第一线圈图案41(即，图案镀层)可保留在绝缘基板20上。
参照图8，可通过在第一线圈图案41上执行电镀来形成覆盖第一线圈图案41的第二线圈图案42。
可在执行电镀时调整电流密度、镀覆液的浓度和镀覆速度等，使得第二线圈图案42可由具有在宽度方向W和厚度方向T两个方向上都生长的形状的各向同性镀层形成。
参照图9，可通过在第二线圈图案42上执行电镀来形成第三线圈图案43。
可在执行电镀时调整电流密度、镀覆液的浓度和镀覆速度等，使得第三线圈图案43可由具有仅在厚度方向T上生长同时其在宽度方向W上的生长被抑制的形状的各向异性镀层形成。
如上所述，在绝缘基板20上形成第一线圈图案41(即，图案镀层)，形成覆盖第一线圈图案41的第二线圈图案42(即，各向同性镀层)，在第二线圈图案42上形成第三线圈图案43(即，各向异性镀层)，从而可防止在线圈部之间发生短路，同时可加速线圈在厚度方向上的生长以实现具有例如1.2或更大的高宽比AR(T/W)的高的高宽比(AR)的内线圈部40。
当从绝缘基板20的一个表面到第二线圈图案42的镀覆线的第二线圈图案42的厚度被定义为A且从第二线圈图案42的镀覆线到第三线圈图案43的镀覆线的第三线圈图案43的厚度被定义为B时，B/A可为0.1至20.0。
在B/A小于0.1的情况下，由于第二线圈图案的各向同性生长，因此会出现诸如线圈部之间的短路的缺陷，并且提高线圈的高宽比(AR)会存在限制。同时，为了形成使得B/A超过20.0的内线圈部40，需要高地生长作为各向异性镀层的第三线圈图案43。然而，由于线圈的横截面积可在镀覆过程期间不断地改变，因此会难以长时间不断地执行各向异性镀覆，从而会限制以B/A超过20.0这样的方式来形成内线圈部40且会增加制造成本。
第二线圈图案42和第三线圈图案43可由具有优异导电率的金属形成，例如，由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)或铂(Pt)或它们的合金等形成。
第一线圈图案41、第二线圈图案42和第三线圈图案43可由相同的金属形成，优选地，可由铜(Cu)形成。
可通过在绝缘基板20的一部分中形成孔并用导电材料填充该孔来形成通路电极45，且形成在绝缘基板20的一个表面上的内线圈部40和形成在绝缘基板20的另一个表面上的内线圈部40可通过通路电极45彼此电连接。
可通过在绝缘基板20的中心部分上执行钻孔工艺、激光工艺、喷砂工艺或冲孔工艺等来在绝缘基板20的中心部分中形成贯穿绝缘基板20的孔。
在形成内线圈部40之后，可形成包覆内线圈部40的绝缘层30。可通过诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影法、喷涂法等本领域已知的方法来形成绝缘层30，但本公开不限于此。
接着，可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以形成磁性主体50。
可通过在绝缘基板20的两个表面上堆叠磁性层并通过层压法或等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，可形成芯部55，使得可用磁性材料填充孔。
接着，可形成外电极80以连接到暴露于磁性主体50的至少一个端表面的内线圈部40。
外电极80可由包含具有优异的导电率的金属的膏形成，例如，由单独包含镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或银(Ag)或它们的合金的导电膏形成。除印刷法外，可根据外电极的形状通过浸渍法等来形成外电极80。
将省略与根据上述本公开的示例性实施例的片式电子组件的特征相同特征的描述。
如上所述，在根据本公开的示例性实施例的片式电子组件中，可实现通过与线圈的宽度相比增大线圈的厚度而能够防止线圈部之间发生短路并具有高的高宽比(AR)的内线圈结构。
因此，可增大线圈的横截面积，可减小直流(DC)电阻(Rdc)，并可提高电感。
尽管上面已经示出并描述了示例性实施例，但对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以作出修改和改变。

Claims (14)

1.一种片式电子组件，所述片式电子组件包括：
磁性主体，包括绝缘基板；
内线圈部，形成在绝缘基板的至少一个表面上；以及
外电极，形成在磁性主体的至少一个端表面上并连接到内线圈部，
其中，内线圈部包括形成在绝缘基板上的第一线圈图案、形成以覆盖第一线圈图案的上表面和侧表面的第二线圈图案以及形成在第二线圈图案上的第三线圈图案，
其中，通过各向同性镀覆来形成第二线圈图案，且通过各向异性镀覆来形成第三线圈图案。
2.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，第二线圈图案被形成为使得第二线圈图案在宽度方向和厚度方向上生长。
3.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，第三线圈图案被形成为使得第三线圈图案在厚度方向上生长同时其宽度方向上的生长受到抑制。
4.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，当从绝缘基板的一个表面到第二线圈图案的镀覆线的第二线圈图案的厚度被定义为A且从第二线圈图案的镀覆线到第三线圈图案的镀覆线的第三线圈图案的厚度被定义为B时，B/A为0.1至20.0。
5.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，内线圈部包含从由银、钯、铝、镍、钛、金、铜和铂组成的组中选择的一种或更多种。
6.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，第一线圈图案、第二线圈图案和第三线圈图案由相同的金属形成。
7.如权利要求1所述的片式电子组件，其中，内线圈部的高宽比为1.2或更大。
8.一种片式电子组件的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：
在绝缘基板的至少一个表面上形成内线圈部；
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以形成磁性主体；以及
在磁性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，形成内线圈部的步骤包括在绝缘基板上形成第一线圈图案，形成第二线圈图案以覆盖第一线圈图案的上表面和侧表面以及在第二线圈图案上形成第三线圈图案，
其中，通过各向同性镀覆来形成第二线圈图案，且通过各向异性镀覆来形成第三线圈图案。
9.如权利要求8所述的制造方法，其中，形成第一线圈图案的步骤包括在绝缘基板上形成具有用于形成第一线圈图案的开口的阻镀剂，填充用于形成第一线圈图案的开口以形成第一线圈图案以及去除阻镀剂。
10.如权利要求8所述的制造方法，其中，通过在第一线圈图案上执行各向同性的电镀来形成第二线圈图案。
11.如权利要求8所述的制造方法，其中，通过在第二线圈图案上执行各向异性的电镀来形成第三线圈图案。
12.如权利要求8所述的制造方法，其中，当从绝缘基板的一个表面到第二线圈图案的镀覆线的第二线圈图案的厚度被定义为A且从第二线圈图案的镀覆线到第三线圈图案的镀覆线的第三线圈图案的厚度被定义为B时，B/A为0.1至20.0。
13.如权利要求8所述的制造方法，其中，内线圈部包含从由银、钯、铝、镍、钛、金、铜和铂组成的组中选择的一种或更多种。
14.如权利要求8所述的制造方法，其中，内线圈部的高宽比为1.2或更大。
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