CN105826050B - 电子组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子组件及其制造方法，一种电子组件，包括磁性主体和内部线圈结构，所述内部线圈结构嵌入所述磁性主体。所述内部线圈结构包括第一线圈图案部件以及形成于所述第一线圈图案部件上的第二线圈图案部件，所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分比所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分厚。
Description
本申请要求于2015年1月28日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0013602号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开通过引用全部合并于此。
技术领域
本公开涉及电子组件及其制造方法。
背景技术
作为电子组件的电感器是与电阻器和电容器一起构成电子电路以去除来自其的噪声的代表性无源元件。
薄膜电感器通常通过以下方法制造：通过镀覆形成线圈图案，然后使磁性粉末和树脂彼此混合的磁性粉末-树脂复合物硬化来形成磁性主体，并在所述磁性主体的外表面形成外部电极。
根据装置组件的最近的趋势(复杂度提高、纤薄化、多功能化等)，持续着制造具有减小的厚度的薄膜电感器的尝试。因此，需要一种即使考虑装置组件纤薄化的趋势也使高性能和可靠性得以保证的薄膜电感器。
发明内容
本公开的一方面可提供一种纤薄的电子组件以及有效地制造所述电子组件的方法，所述电子组件通过控制第一线圈图案部分的厚度以引导第二线圈图案部分的非均匀镀覆增长而具有提高的电气性能。
根据本公开的一方面，一种电子组件可包括磁性主体和内部线圈结构，所述内部线圈结构嵌入所述磁性主体。所述内部线圈结构包括第一线圈图案部件以及形成于所述第一线圈图案部件上的第二线圈图案部件，所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分比所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分厚。
当所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度是a，所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度是b时，可满足0μm<a-b≤20μm。
当所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度是a，所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度是b时，可满足1<a/b≤1.8。
所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度和形成于第一线圈图案部件上的第二线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度之和与所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度和形成于第一线圈图案部件上的第二线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度之和的差可以在20μm之内。
所述第二线圈图案部件可通过非均匀镀覆形成。
所述第二线圈图案部件可形成于所述第一线圈图案部件的线圈图案部分的上表面。
所述第二线圈图案部件不形成于所述第一线圈图案部件的线圈图案部分的侧表面的至少一部分。
所述第一线圈图案部件和所述第二线圈图案部件可由相同的金属形成。
所述磁性主体可包含磁性金属粉末和热固性树脂。
所述内部线圈结构包括：第一内部线圈结构，所述第一内部线圈结构置于支撑构件的一个表面；第二内部线圈结构，所述第二内部线圈结构置于与所述支撑构件的所述一个表面相对的所述支撑构件的另一个表面。
所述支撑部件可具有在所述支撑部件的中心部分的通孔，并且所述通孔填充有磁性材料以形成芯部件。
所述电子组件还可包括外部电极，所述外部电极置于所述磁性主体的外表面以与所述内部线圈结构电连接。
根据本公开的另一方面，一种制造电子组件的方法可包括：在支撑构件上形成内部线圈结构并通过堆叠磁片形成磁性主体，以将所述内部线圈结构嵌入所述磁性主体中。所述内部线圈结构可包括支撑构件上形成的第一线圈图案部件和在所述第一线圈图案部件上形成的第二线圈图案部件。所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分比第一线圈图案部件的内线圈图案部分厚。
所述方法还包括在所述磁性主体的外表面形成电极以与所述内部线圈结构电连接。
所述第二线圈图案部件可通过非均匀镀覆形成。
附图说明
本公开的上述和其他方面、特点和优点通过以下结合附图进行的详细的描述将被更清楚地理解，其中：
图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的包括内部线圈结构的电子组件的透视图；
图2是沿着图1中的线I-I’截取的剖视图；
图3是示意性地示出图2中的“A”部分的示例的放大图；
图4是示意性地示出图2中的“A”部分的另一个示例的放大图；
图5是示出根据本公开的示例性实施例的制造电子组件的方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本公开的实施例。
然而，本公开可以以多种不同的形式来实施，并且不应解释为局限于阐述于此的实施例。更确切地说，提供这些实施例，以使得本公开将是彻底的和完整的，并且完整地将本公开的范围传达给本领域技术人员。
在附图中，为了清楚起见，可夸大部件的形状和尺寸，并且，相同的标号将始终用于指示相同或相似的部件。
电子组件
以下，将描述根据示例性实施例的电子组件，具体地，将描述薄膜式电感器，然而，根据示例性实施例的电子组件不限于此。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的包括内部线圈结构的电子组件的示意性透视图。参照图1，作为电子组件的示例，公开了用于电力供应电路的电源线路的薄膜电感器。
根据示例性实施例的电子组件100可包括磁性主体50；内部线圈结构41和42，嵌入磁性主体50；第一和第二外部电极81和82，置于磁性主体50的外表面以与内部线圈结构41和42电连接。
在根据示例性实施例的电子组件100中，“长度”方向是指图1的“L”方向，“宽度”方向是指图1的“W”方向，“厚度”方向是指图1的“T”方向。
磁性主体50可形成电子组件100的外部，并可通过将铁氧体或磁性金属微粒包括在树脂部件中来形成。然而，只要材料表现磁性，则形成磁性主体的材料不受具体限定。
铁氧体的具体示例可包括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基铁氧体或Li基铁氧体。磁性主体(50)可具有分散在诸如环氧树脂或聚酰亚胺的树脂中的铁氧体微粒。
此外，磁性金属微粒可包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)、镍(Ni)组成的组中选择的至少一种。例如，磁性金属微粒可以是Fe-Si-B-Cr基非晶体金属，但磁性金属微粒的示例不必限于此。磁性金属微粒可具有大约0.1μm至30μm的直径，并且类似于上述的铁氧体，磁性主体50可具有分散在诸如环氧树脂或聚酰亚胺的热固性树脂中的铁氧体微粒。
具有线圈形状的第一内部线圈结构41置于支撑构件20的一个表面上，所述支撑构件20置于磁性主体50内，具有线圈形状的第二内部线圈结构42置于与支撑构件20的一表面相对的支撑构件20的另一表面。在这种情况下，第一和第二内部线圈结构41和42可通过通道45彼此电连接，所述通道45通过利用导体材料填充贯穿支撑构件20的过孔形成。第一和第二内部线圈结构41和42可具有螺旋形状。
例如，支撑构件20可以是聚丙二醇(PPG)基板(substrate)，铁氧体基板或者金属软磁性基板等。支撑构件20可具有贯穿其中心部分的通孔，并且所述通孔可填充有磁性材料以形成芯部件55。由磁性材料构成的芯部件55可如上述形成以提高薄膜电感器的性能。
第一和第二内部线圈结构41和42以及通道45可包含具有极好的导电性的金属及其合金形成，所述金属是例如，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)等。在这种情况下，具有薄膜形状的第一和第二内部线圈结构41和42可通过电镀形成，但只要形成具有薄膜形状的第一和第二内部线圈结构，则也可通过本领域已知的其他方法形成。
同时，电感器的一个主要特点，直流电阻Rdc随着内部线圈结构的横截面积增加而减小。此外，电感器的电感随着磁性主体的磁通量所通过的面积的增加而增加。因此，为了减小直流电阻Rdc并增大电感，需要增加内部线圈结构的横截面积，并且需要增加磁性主体的面积。
增加线圈图案部分的宽度以及增加线圈图案部分的厚度可增加内部线圈结构的横截面积。然而，当线圈部分的宽度增加时，线圈图案部分之间的短路发生的可能性可能过度增加，线圈的匝数可能被限制，并且磁性主体的面积可能减小，从而可能使效率劣化并且可能具有实现高电感的产品的限制。
因此，需要通过增加线圈图案部分的厚度而不增加线圈图案部分的宽度而具有高纵横比(AR)的内部线圈结构。在此，内部线圈结构的纵横比(AR)指的是通过用线圈图案部分的厚度除以线圈图案部分的宽度所获得的值。由于线圈图案部分的厚度的增加的量大于线圈图案部分的宽度增加的量，可实现高纵横比(AR)。
然而，随着电镀过程中的镀覆进行，由于在宽度和厚度方向的各向同性增长，线圈图案部分之间的短路可能发生，并因此，可能难以实现具有高纵横比(AR)的内部线圈结构。
根据示例性实施例，内部线圈结构的线圈图案部件的形状可被控制以引起下述的非均匀镀覆增长，因此形成具有高纵横比(AR)的内部线圈结构。
图2是沿着图1中的线I-I’截取的剖视图。图3是示意性地示出图2中的“A”部分的示例的放大图。参照图2和图3，第一和第二内部线圈结构41和42可包括形成在支撑构件20上的第一线圈图案部件61以及形成于第一线圈图案部件61上的第二线圈图案部件62。
在根据示例性实施例的第一线圈图案部件61中，最外线圈图案部分61c可比内线圈图案部分61a和61b更厚，并且在这种情况下，通过引导非均匀镀覆增长形成的内部线圈结构(线圈图案)的最终厚度d可以是统一的。反之，当第一线圈图案部件61的最外线圈图案部分61c的厚度等于或比第一线圈图案部件61内线圈图案部分61a和61b更薄时，通过非均匀镀覆形成的线圈图案的最终厚度d可以是不统一的，并因此，线圈图案部分之间可能发生短路。同时，尽管在图中示出了具有相同厚度的内线圈图案部分61a和61b，但只要内线圈图案部分61a和61b比最外线圈图案部分61c更薄，则内线圈图案部分的厚度可以不必相等。
当最外线圈图案部分61c的厚度是a且内线圈图案部分61a和61b的厚度是b时，可满足以下的等式(1)。当最外线圈图案部分61c的厚度以及内线圈图案部分61a和61b的厚度满足以下的等式(1)时，通过引导非均匀镀覆增长形成的线圈图案的最终厚度d可以是统一的，并且作为结果，电子组件可具有出乎意料的极好的电性能。同时，当最外线圈图案部分61c的厚度与内线圈图案部分61a和61b的厚度的差大于20μm时，由于最外线圈图案部分61c的过度增长，在线圈图案部分可能发生短路。同时，在以下的等式(1)中，可满足0μm<a-b≤20μm，但a-b的范围不限于此。
等式(1)：0μm<a-b≤20μm
类似于以上描述，当最外线圈图案部分61c的厚度是a且内线圈图案部分61a和61b的厚度是b时，可满足以下的等式(2)。类似于以上地描述，当最外线圈图案部分61c的厚度以及内线圈图案部分61a和61b的厚度满足以下的等式(2)时，通过引导非均匀镀覆增长形成的线圈图案的最终厚度d可以是统一的，并且作为结果，电子组件可具有出乎意料的极好的电性能。同时，当最外线圈图案部分61c的厚度与内线圈图案部分61a和61b的厚度的比值大于1.2时，由于最外线圈图案部分61c的过度增长，在线圈图案部分可能发生短路。同时，在以下的等式(2)中，可满足1<a/b<1.8或者1<a/b<1.2，但a/b的范围不限于此。
等式(2)：1<a/b≤1.8
如上所述，通过引导非均匀镀覆形成的内部线圈结构(线圈图案)的最终厚度可以是统一的。第一线圈图案部件61的最外线圈图案部分61c的厚度和生长在第一线圈图案部件61上的第二线圈图案部件62的最外线圈图案部分62c的厚度之和与第一线圈图案部件61的内线圈图案部分61a或61b的厚度和生长在第一线圈图案部件61上的第二线圈图案部件62的内线圈图案部分62a或62b的厚度之和的差在20μm之内。每个内部线圈结构41和42的厚度d可以是200μm至500μm，并且内部线圈结构41和42的厚度d可实质上彼此相等。如上所述，当线圈图案的最终厚度统一时，电子组件可具有极好的电性能。
如图3所示，根据示例性实施例，第二线圈图案部件62可通过非均匀镀覆形成，第二线圈图案部件62的线圈图案部分62a、62b和62c可分别形成于第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T，并且第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的侧表面61S可不被第二线圈图案部件62覆盖。
例如，第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T指的是基于虚线W’和W”的线圈图案部分61a、61b和61c的顶部的表面，并且第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的侧表面61S指的是基于虚线W’和W”的线圈图案部分61a、61b和61c的侧部的表面。
即，第二线圈图案部件62可以不覆盖第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的侧表面61S的全部，并因此，第二线圈图案部件62可以不形成于第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c侧表面61S的至少一部分。
如上所述，第二线圈图案部件62的线圈图案部分62a、62b和62c可形成为非均匀镀覆层，所述非均匀镀覆层沿厚度方向在第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T的上表面增长，同时抑制在宽度方向上的增长。作为结果，可防止在线圈图案部分之间发生短路，并且可形成具有高纵横比(AR)的内部线圈结构41和42。此外，芯部件55的体积可增加，同时直流电阻Rdc减小，并因此，可实现高电感。
第一和第二线圈图案部件61和62可包含具有极好的导电性的金属。例如，第一和第二线圈图案部件61和62可由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或者它们的合金形成。同时，第一和第二线圈图案部件61和62可由相同的金属形成。在此，形成第一和第二线圈图案部件61和62的金属可以是铜(Cu)。
图4是示意性地示出图2中的“A”部分的另一个示例的放大图。
参照图4，根据另一个示例性实施例的第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T可以是平的，并且线圈图案部分61a、61b和61c中的每个都可具有四边形截面。
尽管图3示出第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T是凸的，并且图4示出第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的上表面61T是平的，但线圈图案部分的上表面的形状不必限于此。即，可在本领域技术人员能够想到的范围内修改第一线圈图案部件61的线圈图案部分61a、61b和61c的截面形状。
按照需要，内部线圈结构41和42可被绝缘层30覆盖。绝缘层30可通过本领域中已知的方法形成，例如丝网印刷方法、光致抗蚀剂(PR)曝光和显影方法或者喷雾涂覆方法。内部线圈结构41和42可由绝缘层30覆盖，并因此，可以不直接接触形成磁性主体50的磁性材料。
形成于支撑构件20的一表面上的第一内部线圈结构41的一端部可沿磁性主体50的长度(L)方向上暴露于磁性主体50的一端表面，形成于支撑构件20的另一表面上的第二内部线圈结构42的一端部可沿磁性主体50的长度(L)方向上暴露于磁性主体50的另一端表面。
第一和第二外部电极81和82可沿长度L方向上形成于磁性主体50的相对的端表面上以分别连接至暴露于磁性主体50的相对的端表面的第一和第二内部线圈结构41和42的端部。
第一和第二外部电极81和82可由具有极好的导电性的金属形成，例如，镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)或者它们的合金。
例如，第一和第二外部电极81和82可包括导电性树脂层和形成于导电性树脂层上的镀层。导电性树脂层可包括从由铜(Cu)、镍(Ni)和银(Ag)组成的组中选择至少一种导电金属以及热固性树脂。镀层可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的至少一种。例如，镍(Ni)层和锡(Sn)层可按顺序形成为镀层。
制造电子组件的方法
图5是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的制造电子组件的方法的流程图。参照图1至图4，描述了制造电子组件的方法。
首先，可通过电镀在支撑构件20上形成第一和第二内部线圈结构41和42(S10)，但形成内部线圈结构41和42的方法不必限于此。
如上所述，内部线圈结构41和42可包括形成于支撑构件上的第一线圈图案部件61以及形成于第一线圈图案部件61上的第二线圈图案部件62。
在本示例性实施例中，第一线圈图案部件61的最外线圈图案部分61c的厚度a可比第一线圈图案部件61的内线圈图案部分61a和61b的厚度b更厚，使得第二线圈图案部件62可通过后续方法中的非均匀镀覆形成，作为结果，线圈图案的最终厚度d可以是统一的。在这种情况下，内部线圈结构41和42可通过镀覆形成，并且通过控制电流密度、镀覆溶液的浓度、镀覆率等可以使最外线圈图案部分61c的厚度a比内线圈图案部分61a和61b的厚度b更厚。
同时，如上所述，可形成覆盖内部线圈结构41和42的绝缘层30以保护内部线圈结构41和42，并且绝缘层30可通过本领域中已知的方法形成，例如丝网印刷方法、光致抗蚀剂(PR)曝光和显影方法或者喷雾涂覆方法。
然后，可通过在形成于支撑构件20上的内部线圈结构41和42的上面和下面堆叠磁片，然后压制并硬化磁片来形成磁性主体50(S20)。磁片可通过以下方法来制造：将磁性金属粉末和有机材料(例如粘合剂、溶剂等)彼此混合以制备浆料，使用刮片方法将浆料涂覆于承载薄膜以达到数十微米的厚度并使其干燥。
可通过执行机械钻孔、激光钻孔、喷砂、穿孔等去除支撑构件20的中心部分来为芯部件55形成孔，在堆叠、压制和硬化磁片时可利用磁性材料填充所述孔，以形成芯部件55。
然后，可在磁性主体50的外表面上形成第一和第二外部电极81和82，以使第一和第二外部电极81和82分别与暴露于磁性主体50的表面的内部线圈结构41和42连接(S30)。外部电极81和82可通过使用包含具有极好的导电性的金属的粘剂形成。例如，第一和第二外部电极81和82可通过使用包含镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)或者它们的合金的导电粘剂形成。此外，还可在外部电极81和82上形成镀层(未示出)。在这种情况下，镀层可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的至少一种。例如，镍(Ni)层和锡(Sn)层可按顺序形成为镀层。
根据先前的示例性实施例的与电子组件的特点重复的特点的描述将被省略。
实验示例
下表1示出了当改变第一线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度a和第一线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度b时，通过测量使用电镀形成在第一线圈图案部件61上的第二线圈图案部件62的非均匀镀覆增长获得的结果。
(*:比较的示例)
如表1所示，可看出当第一线圈图案部件61满足等式(1)和(2)时，通过非均匀镀覆增长形成的线圈图案的最终厚度d出乎意料地统一。
因此，可出乎意料地防止在线圈图案部分之间发生短路，内部线圈结构41和42可具有高纵横比(AR)，并且可增大芯部55的体积同时减小直流电阻Rdc，因此可获得高电感。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可控制第一线圈图案部件的厚度以引导第二线圈图案部件的非均匀镀覆生长，因此提供了具有提高的电气性能最小化的电子组件，并提供了有效地制造电子组件的方法。
尽管上面已示出和描述了示例性实施例，但对于本领域技术人员将是明显的是：在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变化。
Claims (14)
1.一种电子组件，包括：
磁性主体；
内部线圈结构，嵌入所述磁性主体，
其中，所述内部线圈结构包括第一线圈图案部件以及形成于所述第一线圈图案部件上的第二线圈图案部件，
所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分比所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分厚，
其中，所述第二线圈图案部件直接接触所述第一线圈图案部件，
其中，所述第一线圈图案部件的所述最外线圈图案部分的厚度和形成于所述第一线圈图案部件上的所述第二线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度之和与所述第一线圈图案部件的所述内线圈图案部分的厚度和形成于所述第一线圈图案部件上的所述第二线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度之和的差在20μm之内。
2.如权利要求1所述的电子组件，其中，满足0μm<a-b≤20μm，其中，a是所述第一线圈图案部件的所述最外线圈图案部分的厚度，b是所述第一线圈图案部件的所述内线圈图案部分的厚度。
3.如权利要求1所述的电子组件，其中，满足1<a/b≤1.8，其中a是所述第一线圈图案部件的所述最外线圈图案部分的厚度，b是所述第一线圈图案部件的所述内线圈图案部分的厚度。
4.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第二线圈图案部件通过非均匀镀覆形成。
5.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第二线圈图案部件形成于所述第一线圈图案部件的线圈图案部分的上表面。
6.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第二线圈图案部件不形成于所述第一线圈图案部件的线圈图案部分的侧表面的至少一部分。
7.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述第一线圈图案部件和所述第二线圈图案部件由相同的金属形成。
8.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述磁性主体包含磁性金属粉末和热固性树脂。
9.如权利要求1所述的电子组件，其中，所述内部线圈结构包括：
第一内部线圈结构，所述第一内部线圈结构置于支撑构件的一个表面；
第二内部线圈结构，所述第二内部线圈结构置于与所述支撑构件的所述一个表面相对的所述支撑构件的另一个表面。
10.如权利要求9所述的电子组件，其中，所述支撑部件具有在所述支撑部件的中心部分的通孔，
所述通孔填充有磁性材料以形成芯部件。
11.如权利要求1所述的电子组件，还包括外部电极，所述外部电极置于所述磁性主体的外表面以与所述内部线圈结构电连接。
12.一种制造电子组件的方法，所述方法包括：
在支撑构件上形成第一线圈图案部件；
在所述第一线圈图案部件上形成第二线圈图案部件，以形成包括所述第一线圈图案部件和所述第二线圈图案部件的内部线圈结构；
通过堆叠磁片形成磁性主体，以将所述内部线圈结构嵌入所述磁性主体中，
其中，所述第一线圈图案部件的最外线圈图案部分比所述第一线圈图案部件的内线圈图案部分厚，
其中，所述第二线圈图案部件直接接触所述第一线圈图案部件，
其中，所述第一线圈图案部件的所述最外线圈图案部分的厚度和形成于所述第一线圈图案部件上的所述第二线圈图案部件的最外线圈图案部分的厚度之和与所述第一线圈图案部件的所述内线圈图案部分的厚度和形成于所述第一线圈图案部件上的所述第二线圈图案部件的内线圈图案部分的厚度之和的差在20μm之内。
13.如权利要求12所述的方法，还包括在所述磁性主体的外表面形成电极以与所述内部线圈结构电连接。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二线圈图案部件通过非均匀镀覆形成。
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