CN105097187A - 片式电子组件及用来安装该片式电子组件的板 - Google Patents
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Abstract
提供了一种片式电子组件以及用来安装该片式电子组件的板。所述片式电子组件可以包括:磁性材料主体,包括绝缘基板和形成在绝缘基板的至少一个表面上的线圈导体图案;以及外电极,设置在磁性材料主体的两个端部上以分别连接到线圈导体图案的端部。在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,线圈导体图案的最内侧环/部分的厚度可以小于线圈导体图案的其余的环/部分的厚度。
Description
本申请要求于2014年5月21号提交到韩国知识产权局的第10-2014-0060769号韩国专利申请的权益,该韩国专利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以及一种用来安装该片式电子组件的板。
背景技术
作为片式电子组件的电感器可以是构成电子电路的代表性的无源元件,并且可以例如与电阻器和电容器一起用于去除噪声。这样的电感器可以利用电磁性质与这样的电容器结合以构造诸如谐振电路、滤波电路等的电路,例如,可以使用这样的电感器来放大处于特定频带的信号。
近来,由于诸如通信装置、显示装置等的各种信息技术(IT)装置已经加速小型化和纤薄化,因此已经持续不断地对关于包括在这样的IT装置中的诸如电感器、电容器、晶体管等的各种元件的小型化和纤薄化的技术进行研究。因此,在一些应用中,电感器已经被能够自动地进行表面安装的小型的、高密度的片迅速地取代,并且已经开发了诸如磁性粉末和树脂的混合物可以形成为线圈图案(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)的薄膜型电感器。
可以通过在绝缘基板上形成线圈图案并且用磁性材料填充外部来制造薄膜型电感器。
为了改善电感器的重要特性中的直流(DC)电阻(Rdc),各种镀覆技术可以是重要的。在一些情况下,可使用各向异性镀覆方法,在各向异性镀覆方法中,通过施加高密度电流以仅或优先地或主要地沿诸如线圈的向上方向的方向生长镀层来执行镀覆。
在一些实施例中,在形成电感器的线圈的基板镀覆工艺中,在主图案镀覆工艺之后,可以将诸如阻焊剂(SR)、干膜抗蚀剂(DFR)等的绝缘材料施用到例如线圈的特定部分以允许二次引线镀覆。
然而,通常,当在主图案镀覆工艺之后利用二次引线镀覆工艺时,除了最外侧图案镀覆层和最内侧图案镀覆层以外,内部图案镀覆层由于在两个方向上存在与其相邻的镀覆层而具有彼此基本相似的镀覆宽度和厚度。
然而,在二次引线镀覆工艺中,最外侧图案镀覆层和最内侧图案镀覆层(它们中的每个在一个方向上不具有与其相邻的镀覆层)可以具有沿一个方向形成的过量的镀覆。因此,最外侧线圈导体图案和最内侧线圈导体图案通常具有比内部线圈导体图案的镀覆宽度大的镀覆宽度。
可选择地,构造电感器的线圈导体图案(具有改善的电感器特性的线圈结构)可具有厚度/宽度垂直地、水平地或垂直和水平的一些结合地从最外侧线圈导体环/部分向最内侧线圈导体环/部分(例如,从磁性材料主体的外部向其内部)逐渐减小的线圈导体环/部分。在一些实施例中,厚度/宽度的逐渐减小可发生在全部的环/部分中,在一些实施例中,厚度/宽度的逐渐减小可因不同的厚度/宽度(诸如更大的厚度/宽度)的线圈而中断,或者厚度/宽度的逐渐减小可发生在仅一部分环/部分中。在一些实施例中,内部线圈环/部分可具有与其它或全部的内部环/部分相同的厚度/宽度,或者可具有与最外侧环/部分或最内侧环/部分相同的厚度/宽度。在一些实施例中,仅有最内侧环/部分。在一些实施例中,不止一个线圈导体图案,线圈导体图案可基本彼此相同或彼此不同。
然而,以前通过基板镀覆工艺制造的线圈结构不包括以上描述的改善的线圈结构特征。因此,以前通过基板镀覆工艺制造的线圈图案在电感器的特性方面具有限制。
【相关技术文献】
日本专利特开公布号1999-204337
发明内容
本公开中的一些实施例可以提供一种片式电子组件和用来安装片式电子组件的板。
根据本公开中的一些实施例,一种片式电子组件可以包括:磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的一个或更多个线圈导体图案;以及外电极,设置在例如磁性材料主体的两个端部上以分别连接到线圈导体图案的端部。在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,线圈导体图案的最内侧环/部分的厚度可以小于线圈导体图案的一个或更多个其它环/部分的厚度。
根据本公开中的一些实施例,一种片式电子组件可以包括:磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的线圈导体图案;以及外电极,设置在例如磁性材料主体的两个端部上以分别连接到线圈导体图案的端部。在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,在线圈导体图案的相应的最内侧环/部分的宽度为W01,另一内部(即,非最外侧)环/部分的宽度为Wi的情况下,可以满足W01<Wi。
根据本公开中的一些实施例,一种片式电子组件可以包括:磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的一个或更多个线圈导体图案;以及外电极,设置在例如磁性材料主体的两个端部上以分别连接到线圈导体图案的端部。在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,在线圈导体图案的最内侧环/部分的宽度为W01,线圈导体图案的最外侧环/部分的宽度为W02,其中,W01<W02。
根据本公开中的一些实施例,一种片式电子组件可以包括:磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的一个或更多个线圈导体图案;以及外电极,设置在例如磁性材料主体的两个端部上以分别连接到线圈导体图案的端部。在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,线圈导体图案的最内侧环/部分可以包括图案镀覆层,或由图案镀覆层构成,线圈导体图案的其余的环/部分中的一个或更多个(或者可选地,全部的其余的环/部分)可以包括图案镀覆层和形成在图案镀覆层上的可选的电镀层。在一些实施例中,最内侧环/部分仅包括图案镀覆层,而其余的环/部分中一个或更多个(或者可选地,全部的其余的环/部分)可以包括图案镀覆层和形成在图案镀覆层上的可选的电镀层。
根据本公开中的一些实施例,一种用来安装片式电子组件的板可以包括:印刷电路板,具有设置在印刷电路板上的第一电极焊盘和第二电极焊盘;以及如上所述的片式电子组件,安装在印刷电路板上。在一些实施例中,具有如上所述的片式电子组件的印刷电路板可以是具有其它组件的更大的电路的一部分。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述,本公开中的上述和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解,在附图中:
图1是示出根据本公开中的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图,在图1中能观看到片式电子组件的内部线圈图案;
图2是根据本公开中的示例性实施例的片式电子组件的俯视图;
图3是沿着图1的线I-I'截取的剖视图;
图4是图3的A部分的放大示意图;
图5是根据在本公开中的另一实施例的图3的A部分的放示意图;
图6A和图6B是示出对于根据比较示例的片式电子组件的作为频率的函数的电感和Q因子的曲线图;
图7A和图7B是示出对于根据本公开的实施例的片式电子组件的作为频率的函数的电感和Q因子的曲线图;以及
图8是示出图1的片式电子组件被安装在印刷电路板上的形式的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开中的实施例。
然而,实施例可以以多种不同的形式来实施,并且不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。而是,提供这些实施例使得本公开的将是彻底的和完整的,这些实施例将把本发明构思的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中,为了清楚起见,可能夸大元件的形状和尺寸。
片式电子组件
将描述根据本公开的示例性实施例的片式电子组件,即,薄膜型电感器。然而,本公开不限于此。
图1是示出根据本公开中的示例性实施例的片式电子组件的示意性透视图,在图1中能观看到片式电子组件的内部线圈图案。
图2是根据本公开的示例性实施例的片式电子组件的俯视图。
图3是沿着图1的线I-I'截取的剖视图。
图4是图3的A部分的放大示意图。
参照图1至图4,作为片式电子组件的示例,提供了一种用在供电电路的电源线中的薄膜型电感器100。片式电子组件可以被适当地用作片式磁珠、片式滤波器等。
薄膜型电感器100可以包括磁性材料主体50、绝缘基板23以及线圈导体图案42和线圈导体图案44。
可以通过在绝缘基板23上形成线圈导体图案42和线圈导体图案44并且利用磁性材料填充外部来制造薄膜型电感器100。
为了改善在薄膜型电感器100的重要特性中的直流(DC)电阻(Rdc),各种镀覆技术会是重要的。在一些实施例中,可使用各向异性镀覆方法,例如,方法之一是施加高密度电流以仅/优先/主要在一个方向(例如,可以使用线圈的向上方向)上生长镀层。
在一些实施例中,在主图案镀覆工艺之后,在可以将诸如阻焊剂(SR)、干膜抗蚀剂(DFR)等的绝缘材料施用到线圈的作为执行二次镀覆的一部分的特定部分的情况下,可以执行形成电感器的线圈的绝缘基板镀覆工艺。
在一些实施例中,图案镀覆层可以通过主图案镀覆工艺来形成。在这个工艺中,可以将光致抗蚀剂树脂施用到绝缘基板,线圈导体图案可以被曝光、转印以及显影以使光致抗蚀剂留存在没有被光照射的部分中。在这种状态下,当执行镀覆并且去除留存的光致抗蚀剂时,可以形成图案镀覆层。
在一些实施例中,在主图案镀覆工艺之后,可以在绝缘基板上执行二次镀覆以生长图案镀覆层或图案镀覆层的一部分,从而在绝缘基板23上和/或下方设置线圈导体图案42和线圈导体图案44。
在一些实施例中,普通的薄膜型电感器可需要高电感(L)和低DC电阻(Rdc),并且可以主要使用在例如在每个频率中的电感值之间的偏差应该相对小的情况中。在一些实施例中,例如在每个频率中的电感值之间的偏差应该相对小的情况下,期望的是具有更高电感(L)和/或更低DC电阻(Rdc)的普通的薄膜型电感器。在这样的情况下,可以在此如上所述地来修改在此描述的电感器的一个或更多个环/部分的数量和尺寸。
磁性材料主体50可以形成薄膜型电感器100的外壳,并且可以利用呈现磁性性质的任意材料来形成。例如,磁性材料主体50可以利用铁氧体材料或金属基软磁性材料形成。
铁氧体材料的合适的示例可以包括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基铁氧体等以及它们的组合。
金属基软磁性材料的合适的示例可以包括包含从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的任意一种或更多种的合金。例如,金属基软磁性材料可以包含Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒,但是不限于此。合适的材料可以是非晶体或其它材料。
在一些实施例中,金属基软磁性材料可以包括颗粒,颗粒可以具有0.1μm至30μm、或大约0.1μm至大约2μm、或大约0.3μm至大约6μm、或大约0.5μm至大约5μm、或大约0.5μm至大约10μm、或大约1μm至大约10μm、或大约1μm至大约20μm、或大约2μm至大约20μm、或大约3μm至大约30μm的粒径,并且颗粒可以以所述颗粒分散在聚合物中的形式而被包含在任意合适的材料(例如,包括诸如环氧树脂、聚酰亚胺等以及它们的组合的聚合物的材料,或由以上聚合物构成的材料,或主要上由以上聚合物构成的材料)中。
磁性材料主体50可具有六面体的形状。为了清楚地描述本公开中的示例性实施例,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。在一些情况下,这些方向中的两个方向可以切换,以改变装置的定向,诸如切换长度方向和宽度方向,或切换宽度方向和厚度方向,或切换长度方向和厚度方向。
形成在磁性材料主体50中的绝缘基板23可以由薄膜构成,并且可以利用任意材料来形成绝缘基板23,只要可以通过镀覆来在绝缘基板23上形成线圈导体图案42和线圈导体图案44。绝缘基板23可以是例如印刷电路板(PCB)、铁氧体基板、金属基软磁性基板等。
绝缘基板23可以具有形成在其中心部分中以穿透绝缘基板23的孔,孔可以填充有或部分填充有诸如铁氧体、金属基软磁性材料等以及它们的组合的磁性材料以形成芯部件。可形成填充有磁性材料的芯部件,从而增大电感(L)。
绝缘基板23可以具有形成在其一个表面上的线圈导体图案42和形成在其另一表面上的线圈导体图案44,线圈导体图案42和线圈导体图案44分别具有线圈形状的图案。
线圈导体图案42和线圈导体图案44中的一个或两个可以包括具有螺旋形状的线圈图案,形成在绝缘基板23的一个表面上的线圈导体图案42和形成在其另一表面上的线圈导体图案44可以通过形成在绝缘基板23中的通孔电极46彼此电连接,或通过其它方式电连接。
线圈导体图案42和线圈导体图案44以及通孔电极46可利用诸如具有高电导率的金属的金属形成,并且可以包括,例如,银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或其合金等。
同时,虽然附图中未示出,但是可以在线圈导体图案42和线圈导体图案44的一个或更多个表面上形成绝缘膜。
绝缘膜可通过诸如丝网印刷法、光致抗蚀剂(PR)的曝光和显影方法、喷涂法、浸渍法等的众所周知的方法来形成。
绝缘膜可以利用可形成膜(例如薄膜)的任意材料(例如,光致抗蚀剂(PR)、环氧类树脂等)来形成。
形成在绝缘基板23的一个表面上的线圈导体图案42的一个端部可以暴露于磁性材料主体50的在长度方向上的一个端表面,形成在绝缘基板23的另一表面上的线圈导体图案44的一个端部可以暴露于磁性材料主体50的在长度方向上的另一端表面。
外电极31和外电极32可以分别设置在磁性材料主体50的在长度方向上的两个端表面上,以分别连接到暴露于磁性材料主体50的在长度方向上的两个端表面的线圈导体图案42和线圈导体图案44。
外电极31和外电极32中的一个或多个可延伸至磁性材料主体50的在其厚度方向上的上表面和/或下表面和/或磁性材料主体50的在其宽度方向上的一个或两个侧表面。
另外,作为另一示例,外电极31和外电极32可以设置在磁性材料主体50的下表面上并且可以延伸到磁性材料主体50的在长度方向上的两个端表面。
例如,外电极31和外电极32不限于以特定形式设置,而是可以以各种形式来设置。
外电极31和外电极32可以利用例如镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)或它们的合金等的具有优异电导率的金属形成。
参照图1,线圈导体图案42和线圈导体图案44可以以其中线圈导体图案42和线圈导体图案44平行于磁性材料主体50的下表面设置的形式来设置,但是不限于此。例如,线圈导体图案42和线圈导体图案44可以以其中线圈导体图案42和线圈导体图案44垂直于磁性材料主体50的下表面的形式来设置。
根据本公开的示例性实施例,在磁性材料主体50的在长度方向上的横截面中,线圈导体图案42的最内侧环/部分42'的厚度to可以比它的其余的环/部分42″、42″'的厚度ti小,线圈导体图案44的最内侧环/部分44'的厚度to可以比它的其余的环/部分44″和44″'的厚度ti小。
通常,在主图案镀覆工艺之后的二次引线镀覆工艺中,除了最内侧图案镀覆层和最外侧图案镀覆层之外的内部图案镀覆层可由于在两个方向上相邻镀覆层而具有彼此基本相似的镀覆宽度和厚度。
另一方面,最外侧图案镀覆层和最内侧图案镀覆层在一个方向上不具有相邻的镀覆层,使得在二次引线镀覆工艺中会在一个方向上形成过量镀覆。因此,最外侧线圈导体图案和最内侧线圈导体图案通常可以具有比其它线圈导体图案的镀覆宽度大的镀覆宽度。
在一些实施例中,在构成电感器的线圈导体图案中,用来改善电感器的特性的最佳线圈结构可以是如下结构:线圈的宽度和/或厚度从最外侧线圈导体图案向最内侧线圈导体图案减小,例如,从磁性材料主体的外部向其内部减小。宽度或厚度上的这种减小可连续发生或阶梯式(具有一个或更多个阶梯)发生。在一些实施例中,两个或更多个内部环/部分(非最外侧、非最内侧)或者最外侧/最内侧环/部分中的一个和内部环/部分可具有相同的宽度和/或相同的厚度,两个或更多个内部环/部分或者最外侧/最内侧环/部分中的一个和内部环/部分可在厚度和/或宽度上从更外部环/部分向更内部环/部分逐渐减小。
在一些优选的实施例中,在此公开的用来改善电感器的特性的线圈结构可以是线圈的宽度和厚度从磁性材料主体的外部向其内部减小的结构。
实现薄膜型电感器所需的高电感的一个方法是增加线圈的匝数,这导致在线圈被使用时具有相对薄的导电路径。在这样的情况下,线圈的DC电阻(Rdc)值会增加并且线圈在高频下的交流(AC)电阻也会增加,从而导致电感器的品质因子(Q)降低。
然而,在此公开的电感器的实施例中,在装置的例如在长度方向上的横截面中,线圈导体图案42和线圈导体图案44的最内侧环/部分42'和44'的厚度可以被控制成小于线圈导体图案的内部环/部分(例如,42″和44″)和最外侧环/部分(例如,42″'和44″')的厚度ti,从而改善了线圈结构。另外,可以改善片式电感器的品质因子(例如,Q因子),并且可以呈现改善的DC电阻(Rdc)特性,例如通过减小一定量的DC电阻(Rdc),或者不增加一定量DC电阻,所述一定量为如果不进行减少或不增加而出现的增量,从而实现相同的尺寸和电感器特性(例如,电感)。
相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度被控制为小于线圈导体图案的内部环/部分(例如,42″和44″)和最外侧环/部分(例如,42″'和44″')中的一个、一些或全部的环/部分的厚度ti,以抑制线圈在高频处的AC电阻增加,从而可以改善片式电感器的品质因子,例如,Q因子。
另外,相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度被控制为小于其余的环/部分(例如,42″、42″'、44″和44″')中的一个、一些或全部的环/部分的厚度ti,使得磁性材料的体积增加,从而可以改善DC电阻(Rdc)和电感。
在图3中,线圈导体图案的最内侧环/部分(即,42'和44')小于线圈导体图案的全部的其它环/部分。然而,在其它实施例中,不只最内侧环/部分可以最小/最窄/最薄,诸如最内侧环/部分和一个或更多个内部环/部分也比其它的环/部分小。例如,线圈导体图案的相应的最内侧环/部分42'和44'和线圈导体图案的次最内侧的一个或更多个相邻的环/部分可以最小/最窄/最薄。
根据本公开的示例性实施例,线圈导体图案的最内侧环/部分42'可以仅由图案镀覆层42a构成,线圈导体图案的其它环/部分42″和42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b,在一些实施例中,线圈导体图案的最内侧环/部分42'的厚度可以小于相应的线圈导体图案的其它的环/部分42″和42″'的厚度。
在一些实施例中,可以将线圈导体图案的最内侧环/部分42'构造成使得最内侧环/部分42'的横截面可以具有近似矩形的形状。在一些实施例中,在同一空间中,线圈导体图案的最内侧环/部分42'和44'所占的面积可以更宽,并且可以具有改善的DC电阻(Rdc)。
实现最佳线圈结构的方法可以是例如在向最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆的情况下,通过抑制最内侧环/部分42'和/或44'沿厚度方向生长来实现,在所述最佳线圈结构中,通过控制线圈导体图案的相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度以使其小于线圈导体图案的内部环/部分和最外侧环/部分(例如,42″、42″'、44″和44″'以及可选地额外的内部环/部分)的厚度ti,从而使线圈或环/部分的厚度从磁性材料主体50的外部向其内部减小,但是不限于此。
在一些实施例中,抑制最内侧环/部分42'和44'的沿厚度方向生长的方法可以通过在最内侧环/部分42'和44'的侧表面和/或上表面上设置坝或阻挡件(在下文中,称为“坝”)来实现。
例如,坝可以以预定的间隔设置在最内侧环/部分42'和44'的侧表面和/或上表面上,从而即使当向最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆时,也可以抑制最内侧环/部分42'和44'在厚度上的生长。
在一些实施例中,坝可以设置在之前形成的图案镀覆层42a的侧表面和/或上表面上,例如在电镀以提供二次引线的情况下,可以设置坝以防止或限制电镀层42b在最内侧环/部分42'上生长,从而可以使相应的最内侧环/部分42'实现为具有小于内部环/部分和最外侧环/部分(例如,42″和42″')的厚度。
在一些实施例中,可以执行利用坝来抑制最内侧环/部分42'和44'沿厚度方向生长的工艺,以在线圈和坝之间形成相对窄的空间,因此抑制了引入到该空间中的铜离子(Cu2+)的移动和扩散,从而显著地减小了最内侧环/部分42'和44'沿厚度方向的生长。
可以通过任意合适的方法来形成坝,但是可以利用诸如干膜抗蚀剂(DFR)、阻焊剂(SR)等的普通绝缘材料来形成坝。另外,坝的形状没有具体限制,坝的高度也没有限制。然而,坝可以设置在等于或高于或低于线圈导体图案或者线圈导体图案的一部分或者线圈导体图案的环或部分的目标高度的高度处。
形成线圈导体图案的工艺仅是示例,并且不限于此。例如,可以使用各种不同的方法。
虽然图3示出了只有最内侧环/部分42'仅由图案镀覆层42a构成,但是两个或更多个相邻或不相邻的环/部分可以仅由图案镀覆层42a构成。
根据本公开的示例性实施例,在线圈导体图案42的最内侧环/部分42'的宽度为W01,线圈导体图案42的最外侧环/部分42″'的宽度为W02,并且位于最外侧环/部分和最内侧环/部分之间的一个或更多个或者全部的内部环/部分42″的宽度为Wi的情况下,可以满足W01<Wi<W02。
在一些实施例中,改善的线圈结构可以具有改善的电感器特性,并且可以具有从最外侧环/部分向最内侧环/部分减小的线圈的环/部分的宽度,例如,从磁性材料主体的外部向其内部减小。
然而,以前通过基板镀覆工艺制造的线圈结构不包括以上描述的改善的线圈结构特征。因此,通过基板镀覆制造的以前的线圈图案在电感器的特性方面具有限制。
根据在本公开中的示例性实施例,线圈导体图案42的最内侧环/部分42'的宽度W01和与最内侧环/部分42'相邻或其它地方的内部环/部分(例如,42″)的宽度Wi被控制为满足W01<Wi,使得可以实现改善的线圈结构,在改善的线圈结构中,线圈的宽度从磁性材料主体的外部向其内部减小,从而可以改善片式电感器的品质因子,例如,Q因子。
如图3和图4中所示,线圈导体图案42和线圈导体图案44的最外侧环/部分42″'和44″'的宽度、最内侧环/部分42'和44'的宽度以及内部环/部分(例如,42″和44″)的宽度可以被限定为在磁性材料主体50的在长度方向上的横截面中线圈导体图案的相应的环/部分的左端表面和右端表面之间的距离。
通常,为了改善薄膜型电感器的DC电阻(Rdc)以及其它特性,镀覆的各种技术会是重要的。在一些情况下,可以使用各向异性镀覆方法,即,施加高密度电流以仅或优先或主要在线圈的向上方向上生长镀层。
各向异性镀覆是可以包括如下步骤的技术:抑制线圈在宽度方向上生长,通过在相对低的无机材料浓度下施加高密度电流来使线圈沿(整个、主要或基本)向上的方向生长,以实现线圈导体图案的高的高宽比(A/R),从而可获得芯区域,因此防止效率的劣化,并且具有改善的DC电阻(Rdc)。
然而,利用各向异性镀覆方法形成片式电感器的线圈的技术可能具有最外侧环/部分和最内侧环/部分也会沿宽度方向生长的问题,使得其横截面积不均匀。
作为片式电子组件的特性的DC电阻(Rdc)的值随着线圈的横截面积变大而变低,通常,在其横截面积均匀的情况下,相同体积的线圈具有更低的电阻值。
在最外侧线圈和最内侧线圈沿宽度方向生长以具有不均匀的横截面积的情况下,可能不能改善作为片式电感器的特性的DC电阻(Rdc)。
根据本公开中的示例性实施例,可以实现其中环/部分的宽度从磁性材料主体的外部向其内部减小的改善的线圈结构,从而可以改善DC电阻(Rdc)特性。
实现改善的线圈结构的方法可以通过各种技术来实现,所述技术包括,例如,在对最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆的情况下,抑制最内侧环/部分42'和44'在宽度方向上的生长,在所述改善的线圈结构中,通过将线圈导体图案42和线圈导体图案44的相应的最内侧环/部分42'和44'的宽度W01以及例如与最内侧环/部分42'和44'相邻的内部环/部分(例如,42″和44″)的宽度Wi控制成满足如上所述的W01<Wi,来使环/部分的宽度从磁性材料主体50的外部向其内部减小。
在一些实施例中,可以通过如上所述的在最内侧环/部分42'和44'的侧表面和/或上表面上设置坝来实现抑制最内侧环/部分42'和44'的沿宽度方向的生长的方法。
例如,可以以预定的间隔在最内侧环/部分42'和44'的侧表面和/或上表面上设置坝,从而即使对最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆,也可以抑制最内侧环/部分42'和44'的沿宽度方向的生长。
在一些实施例中,可以在之前形成的图案镀覆层42a的侧表面和/或上表面上设置坝,并且可以设置坝来防止或限制例如当进行电镀以提供二次引线时在最内侧环/部分42'上生长电镀层,从而可以使最内侧环/部分42'实现为具有比内部环/部分(例如,42″)的宽度和/或厚度小的宽度和/或厚度。
在本公开的一个实施例中,在线圈导体图案42的相应的最外侧环/部分42″'的宽度为W02的情况下,可以满足W02>Wi。
在向最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆的情况下,可以抑制最内侧环/部分42'和44'沿宽度方向生长,由于可以通过合适的方法在最外侧环/部分42″'和44″'的图案镀覆层上执行二次引线镀覆,所以可以促进最外侧环/部分42″'和44″'沿宽度方向生长。因此,在最外侧环/部分42″'的宽度为W02的情况下,其宽度W02可以满足W02>Wi。
另外,在一些实施例中,最外侧环/部分42″'的宽度W02、一个或更多个或全部的内部环/部分(例如,42″)的宽度Wi以及最内侧线圈导体图案42'的宽度W01可以满足W02>Wi>W01。
因此,可以实现其中线圈的宽度从磁性材料主体的外部向其内部减小的改善的线圈结构,从而可以提高片式电感器的品质因子(例如,Q因子)和/或可以改善DC电阻(Rdc)特性。
线圈导体图案42和线圈导体图案44的最外侧环/部分42″'和44″'与最内侧环/部分42'和44'之间的内部环/部分(例如,42″和44″)的宽度可以分别彼此相同,但是不限于此。
由于与最外侧环/部分42″'和44″'以及最内侧环/部分42'和44'不同,在执行二次引线镀覆时,线圈导体图案的环/部分能够在内部环/部分42″和44″的两个侧表面处针对内部环/部分42″和44″执行竞争,因此内部环/部分42″和44″可以以彼此相似的形状来实现并且具有相似的宽度/厚度。
内部环/部分42″和44″的宽度可以彼此相同的意思不是说它们彼此一致而没有微小的误差,而是包括它们彼此相似的意思。因此,可能由于工艺偏差而在预定的范围内存在差异。在一些实施例中,所述偏差可以小于大约1%、或小于大约2%、或小于大约3%、或小于大约5%、或小于大约8%、或者在一些实施例中,可以高达大约10%、12%或15%。
在一些实施例中,线圈导体图案42的最内侧环/部分42'可以仅或部分地由图案镀覆层42a构成,线圈导体图案42的内部环/部分42″和最外侧环/部分42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b,但是不限于此。
根据本公开中的示例性实施例,可以在最内侧环/部分42'的侧表面和/或上表面上形成坝以抑制最内侧环/部分42'沿宽度方向和厚度方向生长,从而在执行二次引线镀覆时,电镀层42b可以不形成在最内侧环/部分42'上,或者将在最内侧环/部分42'上受到限制。
因此,最内侧环/部分42'可以由图案镀覆层42a构成,并且与线圈导体图案的其余的环/部分不同,最内侧环/部分42'可以具有相对小的宽度和厚度。
在一些实施例中,内部环/部分和最外侧环/部分本身可以通过任何合适的工艺来实施,而不受限于通过特定工艺来实施,内部环/部分和最外侧环/部分可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b。
虽然图1至图4中未示出,但是在电镀层42b上还可以形成各向异性镀覆层。然而,本公开不限于此。
图5是根据本公开的另一实施例的图3的A部分的放大示意图。
参照图5,在根据本公开的另一实施例的片式电子组件中,最内侧环/部分42'可以仅由图案镀覆层42a构成或部分由图案镀覆层42a构成,其余的环/部分42″和42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b。这里,电镀层42b可以具有仅沿图案镀覆层42a的厚度方向生长的形状。
例如,可以抑制电镀层42b沿图案镀覆层42a的宽度方向生长,并且可以使电镀层42b仅沿图案镀覆层42a的厚度方向生长并设置,所述电镀层42b可以是通过各向异性镀覆而非各向同性镀覆形成的各向异性镀覆层。
因此,线圈导体图案42和线圈导体图案44可以以精细的线宽度来实现,从而可以获得相对高的电感值,并且可以改善DC电阻(Rdc)和品质因子,例如,Q因子。
同时,根据本公开中的另一实施例,片式电子组件可以包括:磁性材料主体50,包括绝缘基板23和形成在绝缘基板23的至少一个表面上的线圈导体图案42和线圈导体图案44;外电极31和外电极32,分别形成在磁性材料主体50的表面或两个端部上,以使它们分别连接到线圈导体图案42和线圈导体图案44的端部。这里,在磁性材料主体50的在长度方向上的横截面中,在线圈导体图案42的最内侧环/部分42'的宽度为W01,与最内侧环/部分42'相邻的内部环/部分42″的宽度为Wi的情况下,可以满足W01<Wi。
根据本公开中的另一实施例,在线圈导体图案42的最外侧环/部分42″'的宽度为W02的情况下,可以满足W02>Wi。
例如,在向最内侧环/部分42'和44'施加二次引线镀覆的情况下,可以抑制最内侧环/部分42'和44'沿宽度方向的生长,并且由于可以通过合适的方法在最外侧环/部分42″'和44″'的图案镀覆层上执行二次引线镀覆,所以可以促进最外侧环/部分42″'和44″'沿一个方向(宽度方向)生长。例如,在最外侧环/部分42″'的情况下,其宽度W02可以满足如图4中所示的W02>Wi。
因此,相应的最外侧环/部分的宽度W02,相应的内部环/部分的宽度Wi以及相应的最内侧环/部分的宽度W01可以满足W02>Wi>W01。
例如,可以实现其中线圈的宽度可以从磁性材料主体的外部向其内部减小的改善的线圈结构,从而可以提高片式电感器的品质因子,例如,Q因子,并且可以改善DC电阻(Rdc)特性。
在一些实施例中,线圈导体图案42和线圈导体图案44的最外侧环/部分与最内侧环/部分之间的内部环/部分的宽度可以彼此相同,但是不限于此。
在一些实施例中,线圈导体图案42和线圈导体图案44的相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度可以小于其相应的其余的内部环/部分42″和44″以及最外侧环/部分42″'和44″'的厚度。
例如,由于坝可以设置在最内侧环/部分的侧表面和/或上表面上以抑制最内侧环/部分沿宽度方向生长,因此也可以抑制最内侧环/部分沿厚度方向生长。
在一些实施例中,可以抑制最内侧环/部分沿宽度方向生长,从而可以实现其中环/部分的宽度可以从磁性材料主体的外部向其内部减小的改善的线圈结构,并且相应的最内侧环/部分可以以比相应的其余的线圈导体图案的厚度小的厚度形成,从而可以实现进一步改善的线圈结构。
因此,根据本公开中的示例性实施例的片式电感器的品质因子(例如,Q因子)和DC电阻(Rdc)特性的改善效果可以更加优异。
根据本公开的另一实施例,线圈导体图案42的最内侧环/部分42'可以由图案镀覆层42a构成,线圈导体图案42的其余的内部环/部分42″和最外侧环/部分42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b,但是不限于此。
为了避免重复描述,将省略在根据本公开中的另一实施例的片式电子组件的特征中的与以上描述的根据本公开的前述实施例的片式电子组件的特征相同的特征的描述。
根据本公开中的另一实施例,片式电子组件可以包括:磁性材料主体50,包括绝缘基板23和形成在绝缘基板23的至少一个表面上的线圈导体图案42和线圈导体图案44;外电极31和外电极32,分别设置在磁性材料主体50的一个或更多个表面或两个端部上,以使它们分别连接到线圈导体图案42和线圈导体图案44的端部。这里,描述线圈导体图案42的情况,在磁性材料主体50的在长度方向上的横截面中,在线圈导体图案42的最内侧环/部分42'的宽度为W01,并且线圈导体图案42的最外侧环/部分42″'的宽度为W02的情况下,可以满足W01<W02。
在线圈导体图案42的最外侧环/部分42″'和最内侧环/部分42'之间的一个或更多个或全部的内部环/部分(例如,42″)的宽度为Wi的情况下,可以满足W01<Wi<W02。
线圈导体图案42和线圈导体图案44的最外侧环/部分42″'和44″'与最内侧环/部分42'和44'之间的内部环/部分(例如,42″和44″)的宽度可以分别彼此相同。
线圈导体图案42和线圈导体图案44的相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度可以小于其相应的其余的内部环/部分42″和44″与最外侧环/部分42″'和44″'的厚度。
线圈导体图案42的最内侧环/部分42'可以由图案镀覆层42a构成,线圈导体图案42的其余的内部环/部分42″和最外侧环/部分42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b。
为了避免重复描述,将省略在根据本公开中的另一实施例的片式电子组件的特征中的与以上描述的根据本公开中的前述实施例的片式电子组件的特征相同的特征的描述。
根据本公开中的另一实施例,片式电子组件可以包括:磁性材料主体50,包括绝缘基板23和形成在绝缘基板23的至少一个表面上的线圈导体图案42和线圈导体图案44;外电极31和外电极32,分别设置在磁性材料主体50的一个或更多个表面或两个端部上,以使它们分别连接到线圈导体图案42和线圈导体图案44的端部。这里,在磁性材料主体50的在长度方向上的横截面中,线圈导体图案42的最内侧环/部分42'可以由图案镀覆层42a构成,线圈导体图案42的其余的内部环/部分42″和最外侧环/部分42″'可以包括图案镀覆层42a和形成在图案镀覆层42a上的电镀层42b。
在线圈导体图案42的相应的最内侧环/部分42'的宽度为W01,其最外侧环/部分42″'的宽度为W02,并且位于最外侧环/部分42″'和最内侧环/部分42'之间的内部环/部分(例如,42″)的宽度为Wi的情况下,可以满足W01<Wi<W02。
线圈导体图案42和线圈导体图案44的最外侧环/部分与最内侧环/部分之间的内部环/部分的宽度可以彼此相同。
线圈导体图案42和线圈导体图案44的相应的最内侧环/部分42'和44'的厚度可以小于其相应的其余的内部环/部分42″和44″与最外侧环/部分42″'和44″'的厚度。
为了避免重复描述,将省略在根据本公开中的另一实施例的片式电子组件的特征中的与以上描述的根据本公开中的前述实施例的片式电子组件的特征相同的特征的描述。
图6A和图6B是示出根据比较示例的片式电子组件的作为频率的函数的电感和Q因子的曲线图。
图7A和图7B是示出根据本公开的实施例的片式电子组件的作为频率的函数的电感和Q因子的曲线图。
参照图6A至图7B,可以看到,根据比较示例的片式电子组件的在每个频率处的电感和根据本公开的实施例的片式电子组件的在每个频率处的电感彼此相似。
另一方面,可以看到,在本公开的实施例中,Q因子(片式电子组件对于每个频率的品质因子)优于在比较示例中的Q因子。
接下来,将描述根据本公开中的示例性实施例的制造片式电子组件的工艺。
首先,可以在绝缘基板23上形成线圈导体图案42和线圈导体图案44。
可以通过电镀方法等在由薄膜构成的绝缘基板23上形成线圈导体图案42和线圈导体图案44。这里,绝缘基板23不受具体限制,但是可以是例如印刷电路板(PCB)、铁氧体基板、金属基软磁性基板等,并且可以具有40μm至100μm的厚度。
形成线圈导体图案42和线圈导体图案44的方法可以是例如电镀方法,但是不限于此。可以利用例如银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或其合金等的具有优异的电导率的金属来形成线圈导体图案42和线圈导体图案44。
可以在绝缘基板23的一部分中形成孔并且可以用导电材料来填充孔以形成通孔电极46,分别形成在绝缘基板23的一个表面和另一表面上的线圈导体图案42和线圈导体图案44可以通过通孔电极46彼此电连接。
可以在绝缘基板23的中心部分上执行钻孔、激光加工、喷砂、冲孔等以形成贯穿绝缘基板23的孔。
可以通过二次引线镀覆在通过印刷方法形成的图案镀覆层上形成电镀层,来形成线圈导体图案42和线圈导体图案44。
根据本公开中的示例性实施例,在形成线圈导体图案的工艺中,可以通过诸如印刷方法等的方法在图案镀覆层(成为最内侧环/部分)的侧表面和/或上表面上形成坝,从而可以抑制最内侧环/部分的图案镀覆层沿宽度方向和厚度方向生长。
接下来,可以在其上分别形成有线圈导体图案42和线圈导体图案44的绝缘基板23上面和下方堆叠磁性材料层以形成磁性材料主体50。
可以在绝缘基板23的两个表面上堆叠磁性材料层,然后通过层叠方法或等静压制方法进行按压以形成磁性材料主体50。这里,可以利用磁性材料来填充孔以形成芯部件。
另外,可以形成连接到暴露于磁性材料主体50上的端表面或其它表面的线圈导体图案42和线圈导体图案44的外电极31和外电极32。
可以利用包含具有优异电导率的金属的糊(例如,包括镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或银(Ag)或者它们的合金等的导电糊)来形成外电极31和外电极32。可以通过浸渍方法等来形成外电极31和外电极32,并且可以根据其形状通过印刷方法来形成外电极31和外电极32。
将省略与以上描述的根据本公开中的前述实施例的片式电子组件的特征相同的特征的描述。
在此公开的各个实施例中,除非上下文另外指出,否则由42″和44″表示的内部环/部分可以包括0个、1个、2个、3个、4个、5个或更多个环/部分。
在一些实施例中,最内侧环/部分可以包括图案镀覆层而没有额外的电镀层。
用来安装片式电子组件的板
图8是示出图1的片式电子组件被安装在示例性的印刷电路板上的形式的透视图。
参照图8,根据本公开中的实施例的用来安装片式电子组件100的板200可以包括:印刷电路板210,其上安装有片式电子组件100以使其与印刷电路板210平行;第一电极焊盘221和第二电极焊盘222,形成在印刷电路板210的上表面上以使它们彼此分隔开。
这里,片式电子组件100的第一外电极31和第二外电极32可以在它们分别位于第一电极焊盘221和第二电极焊盘222上以分别接触第一电极焊盘221和第二电极焊盘222的状态下通过焊料230电连接到印刷电路板210。
除了以上提到的描述以外,将省略与以上描述的根据本公开的前述实施例的片式电子组件的特征相同的特征的描述。
采用根据本公开中的实施例的片式电子组件,构成电感器的金属线圈图案可以在所需位置处具有特定的线宽和镀覆厚度。
另外,采用根据本公开中的实施例的片式电子组件,与现有技术相比时,可以改善片式电感器的品质因子,例如,Q因子。
另外,片式电感器的线圈的匝数可以具有与根据现有技术的片式电感器的线圈的匝数的特征相同的一些特征,从而可以使片式电感器的电感保持为与根据现有技术的片式电感器的电感相似。可以控制线圈导体图案的在每个位置处的线宽和镀覆厚度,从而可以改善片式电感器的Q因子。
同时,采用根据本公开中的实施例的片式电子组件,可以改善DC电阻(Rdc)特性。
虽然已经在上面示出并描述了示例性实施例,但是对本领域技术人员来说明显的是,在不脱离由权利要求所限定的本发明的范围的情况下,可以做出修改和变形。
Claims (19)
1.一种片式电子组件,所述片式电子组件包括:
磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的线圈导体图案,线圈导体图案包括多个环/部分,所述多个环/部分包括最内侧环/部分和其余的环/部分;以及
外电极,设置在磁性材料主体的外部上以连接到线圈导体图案的端部,
其中,在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,最内侧环/部分的厚度小于线圈导体图案的所述其余的环/部分中的至少一个环/部分的厚度。
2.根据权利要求1所述的片式电子组件,其中,所述其余的环/部分包括最外侧环/部分和至少一个内部环/部分,内部环/部分位于最外侧环/部分和最内侧环/部分之间,其中,线圈导体图案的最内侧环/部分的宽度为W01,线圈导体图案的最外侧环/部分的宽度为W02,所述至少一个内部环/部分的宽度为Wi,则W01<Wi<W02。
3.根据权利要求1所述的片式电子组件,其中,所述其余的环/部分包括至少一个内部环/部分和最外侧环/部分,其中,所述至少一个内部环/部分中的每个具有宽度,并且每个内部环/部分的宽度彼此基本相同。
4.根据权利要求1所述的片式电子组件,其中,最内侧环/部分包括一个或更多个图案镀覆层,所述其余的环/部分包括一个或更多个图案镀覆层和形成在所述一个或更多个图案镀覆层上的至少一个电镀层,其中,所述至少一个电镀层不存在于最内侧环/部分上。
5.一种片式电子组件,所述片式电子组件包括:
磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的线圈导体图案,线圈导体图案包括最内侧环/部分和与最内侧环/部分相邻设置的内部环/部分;
外电极,设置在磁性材料主体的两个端部上以连接到线圈导体图案的端部,
其中,在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,在最内侧环/部分的宽度为W01,内部环/部分的宽度为Wi的情况下,W01<Wi。
6.根据权利要求5所述的片式电子组件,线圈导体图案还包括最外侧环/部分,其中,最外侧环/部分的宽度为W02,并且W02>Wi。
7.根据权利要求5所述的片式电子组件,其中,线圈导体图案还包括最外侧环/部分,内部环/部分是位于最内侧环/部分和最外侧环/部分之间的多个内部环/部分中的一个,所述多个内部环/部分均具有宽度,所述多个内部环/部分中的全部的内部环/部分的宽度彼此基本相同。
8.根据权利要求5所述的片式电子组件,线圈导体图案可选择地包括位于内部环/部分的外界的额外的环/部分,所述额外的环/部分均具有厚度,其中,最内侧环/部分的厚度小于内部环/部分的厚度和每个额外的环/部分的厚度。
9.根据权利要求5所述的片式电子组件,线圈导体图案可选择地包括额外的环/部分,其中,最内侧环/部分包括一个或更多个图案镀覆层,内部环/部分和所述额外的环/部分包括一个或更多个图案镀覆层和形成在所述一个或更多个图案镀覆层上的一个或更多个电镀层,其中,所述一个或更多个图案镀覆层中的至少一个不存在于最内侧环/部分上。
10.一种片式电子组件,所述片式电子组件包括:
磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的线圈导体图案,线圈导体图案包括最内侧环/部分和位于最内侧环/部分的外侧的最外侧环/部分;以及
第一外电极和第二外电极,设置在磁性材料主体的被构造为用于连接到线圈导体图案的端部的第一端部和第二端部上,
其中,在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,在最内侧环/部分的宽度为W01,最外侧环/部分的宽度为W02的情况下,W01<W02。
11.根据权利要求10所述的片式电子组件,线圈导体图案还包括位于最内侧环/部分和最外侧环/部分之间的一个或更多个内部环/部分,其中,所述一个或更多个内部环/部分的宽度为Wi,并且W01<Wi<W02。
12.根据权利要求10所述的片式电子组件,线圈导体图案还包括位于最外侧环/部分和最内侧环/部分之间的内部环/部分,内部环/部分均具有宽度,并且所有内部环/部分的宽度彼此相同。
13.根据权利要求10所述的片式电子组件,其中,最内侧环/部分的厚度小于最外侧环/部分的厚度。
14.根据权利要求10所述的片式电子组件,其中,最内侧环/部分包括一个或更多个图案镀覆层,最外侧环/部分包括一个或更多个图案镀覆层和形成在图案镀覆层上的一个或更多个电镀层,其中,所述一个或更多个电镀层中的至少一个不存在于最内侧环/部分上。
15.一种片式电子组件,所述片式电子组件包括:
磁性材料主体,包括绝缘基板和设置在绝缘基板的至少一个表面上的至少一个线圈导体图案,磁性材料主体还包括两端;以及
外电极,设置在磁性材料主体的两个端部上以连接到线圈导体图案的端部,
其中,在磁性材料主体的在长度方向上的横截面中,所述至少一个线圈导体图案中的每个线圈导体图案的最内侧环/部分由一个或更多个图案镀覆层构成,所述至少一个线圈导体图案中的每个线圈导体图案的其余的环/部分包括一个或更多个图案镀覆层和形成在所述一个或更多个图案镀覆层上的一个或更多个电镀层,最内侧环/部分不包括所述一个或更多个电镀层中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的片式电子组件,其中,所述其余的环/部分包括最外侧环/部分和多个内部环/部分,其中,内部环/部分位于最内侧环/部分和最外侧环/部分之间,并且最内侧环/部分的宽度为W01,最外侧环/部分的宽度为W02,所述多个内部环/部分中的一个内部环/部分的宽度为Wi,W01<Wi<W02。
17.根据权利要求15所述的片式电子组件,其中,所述其余的环/部分包括多个内部环/部分和最外侧环/部分,其中,内部环/部分位于最内侧环/部分的外部,最外侧环/部分位于所述多个内部环/部分的外部,
其中,所述多个内部环/部分中的每个内部环/部分具有宽度,所述多个内部环/部分的全部内部环/部分的宽度彼此基本相同。
18.根据权利要求15所述的片式电子组件,其中,对于所述线圈导体图案中的至少一个来说,最内侧环/部分的厚度小于所述其余的环/部分的厚度。
19.一种用来安装片式电子组件的板,所述板包括:
印刷电路板,具有设置在印刷电路板上的第一电极焊盘和第二电极焊盘;以及
如权利要求1、5、10和15中的任意一项权利要求所述的片式电子组件,安装在印刷电路板上。
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