CN106067368A - 线圈组件及其制造方法 - Google Patents

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CN106067368A CN201610041127.7A CN201610041127A CN106067368A CN 106067368 A CN106067368 A CN 106067368A CN 201610041127 A CN201610041127 A CN 201610041127A CN 106067368 A CN106067368 A CN 106067368A
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Abstract

提供了一种线圈组件及其制造方法。所述线圈组件包括：主体，在主体中设置有线圈部；外电极，连接到线圈部。主体包括磁性颗粒，磁性颗粒包括第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒的直径均彼此不同。

Description

线圈组件及其制造方法
本申请要求于2015年4月24日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0058237号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种线圈组件及其制造方法。
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噪声的代表性无源元件。
可通过以下方法来制造薄膜型电感器：通过镀覆来形成内线圈部；使磁性粉末与树脂彼此混合而制造的磁粉-树脂复合物硬化来制造主体；在主体的外表面上形成外电极。
发明内容
本公开的一方面可提供一种线圈组件及其制造方法。
根据本公开的示例性实施例，一种线圈组件包括：主体，在主体中设置有线圈部；外电极，连接到线圈部。主体包括磁性颗粒。磁性颗粒包括直径彼此不同的第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。
根据本公开的另一示例性实施例，一种线圈组件包括：主体，具有嵌入在其中的线圈部。主体包括具有第一峰、第二峰和第三峰的粒径分布的多个磁性颗粒。与第三峰相对应的磁性颗粒的粒径是与第二峰相对应的磁性颗粒的粒径的四至十五倍，并且与第二峰相对应的磁性颗粒的粒径是与第一峰相对应的磁性颗粒的粒径的二至七倍。
根据本公开的又一示例性实施例，一种制造线圈组件的方法包括：通过在基板层的至少一个表面上形成线圈图案来制备线圈部；通过在线圈部的上部和下部上堆叠磁体并对其进行压制来形成主体；在主体的外表面上形成外电极使得外电极连接到线圈图案。主体包括磁性颗粒，磁性颗粒包括直径彼此不同的第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的设置在线圈组件中的线圈部的示意性透视图。
图2是沿着图1的A-A’线截取的截面图。
图3是图2的P区域的放大图。
图4是示出根据本公开的示例性实施例的包括在主体中的磁性颗粒的粒径分布的示例的曲线图。
图5是示出根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法的流程图。
图6A至图6D是顺序地示出根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法的示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。
然而，本公开可按照多种不同的形式来实施，并不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。确切地说，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，且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，并将始终使用相同的标号来表示相同或相似的元件。
在下文中，将描述根据示例性实施例的线圈组件(具体地，电感器)。然而，示例性实施例不限于此。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的设置在线圈组件中的线圈部的示意性透视图，图2是沿着图1的A-A’线截取的截面图。
参照图1和图2，示出了用于供电电路的供电线的电感器作为线圈组件的示例。然而，不限于电感器，根据示例性实施例的线圈组件可合适地适用于磁珠、滤波器等。
线圈组件100可包括主体50和外电极80，主体50可包括基板层20以及包括线圈图案41和42的线圈部40。
主体50可大体具有六面体形状。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可包括沿厚度方向彼此背对的第一表面和第二表面、沿长度方向彼此背对的第三表面和第四表面以及沿宽度方向彼此背对的第五表面和第六表面。主体50可具有长方体形状，其中，其沿长度方向的长度比其沿宽度方向的长度大。
主体50可限定线圈组件100的外观并且可包括其中具有磁性性质的磁性材料。
磁性材料可具有粉末形式并且可按照磁性材料分散在聚合物(例如，环氧树脂、聚酰亚胺等)中的状态包括在主体50中。
如图2所示，线圈部40可设置在主体50中。线圈40可包括基板层20以及设置在基板层20的至少一个表面上的线圈图案41和42。
基板层20可包括例如聚丙二醇(PPG)、铁氧体、金属基软磁性材料等。
通孔可形成在基板层20的中部，并且通孔可填充有包括在主体50中的磁性材料以形成芯部55。可通过利用磁性材料填充通孔来形成芯部55，从而增大电感器的电感(L)。
具有线圈形状的第一线圈图案41可形成在基板层20的一个表面上，具有线圈形状的第二线圈图案42可形成在基板层20的与基板层20的所述一个表面背对的另一表面上。
线圈图案41和42可呈螺旋形，分别形成在基板层20的一个表面和另一表面上的第一线圈图案41和第二线圈图案42可通过形成在基板层20中的通路电极(未示出)来彼此电连接。
设置在基板层20的一个表面上的第一线圈图案41的一个端部可暴露到主体50沿长度方向的一个表面，设置在基板层20的另一表面上的第二线圈图案42的一个端部可暴露到主体50沿长度方向的另一表面。
外电极80可形成在主体50沿长度方向的两个表面上以连接到线圈图案41和42的暴露的端部。线圈图案41和42、通路电极(未示出)以及外电极80可包括具有优异导电性的金属，例如，银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)以及它们的合金等。
根据示例性实施例，绝缘层30可覆盖线圈图案41和42。
可通过本领域公知的方法(诸如丝网印刷法、光刻胶法(PR)的曝光与显影方法、喷涂法等)来形成绝缘层30。线圈图案41和42可使用绝缘层30进行覆盖以免与包括在主体50中的磁性材料直接接触。
图3是图2的P区域的放大图。
参照图2和图3，主体50可包括具有磁性性质的磁性材料，如图3所示，磁性材料可按照多个磁性颗粒51、52和53的形式分散在环氧树脂、聚酰亚胺等的热固性树脂54中。
根据示例性实施例，主体50可包括第一磁性颗粒51、第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53，其中，第一磁性颗粒51的直径D1的范围可以为8μm至30μm，第二磁性颗粒52的直径D2的范围可以为2.5μm至5.0μm，第三磁性颗粒53的直径D3可等于或小于1.5μm。
可通过将具有如上所述的粒径分布的第一磁性颗粒51、第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53混合来形成主体50以增大密度，因此，可增大介电常数，从而增大电感和电感器的饱和(Isat)值。
图4是示出根据示例性实施例的包括在主体50中的磁性颗粒51、52和53的粒径分布的示例的曲线图。
如图4所示，根据示例性实施例的主体50包括多个磁性颗粒，并且示出包括在主体50中的磁性颗粒的粒径分布的曲线图包括至少三个峰P1、P2和P3。
主体50的磁性颗粒的粒径分布可包括第一峰P1、第二峰P2和第三峰P3。与第三峰P3相对应的粒径可以是与第二峰P2相对应的粒径的四至十五倍，并且与第二峰P2相对应的粒径可以是与第一峰P1相对应的粒径的二至七倍。
当将与第一峰P1、第二峰P2和第三峰P3相对应的粒径控制在以上范围内时，可增大主体50的介电常数和电感。
第三峰P3可出现在8μm至30μm的粒径中，第二峰P2可出现在2.5μm至5.0μm的粒径中，第一峰P1可出现在等于或小于1.5μm的粒径中。
第三峰P3可以是第一磁性颗粒的峰，第二峰P2可以是第二磁性颗粒的峰，并且第一峰P1可以是第三磁性颗粒的峰。
如上所述，可通过将具有不同粒径分布的第一磁性颗粒51、第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53混合来形成主体50以增大主体50中的磁性颗粒的密度，因此，可显著增大介电常数，从而增大电感和Isat值。
此外，根据示例性实施例，形成具有至少三种不同粒径的第一磁性颗粒至第三磁性颗粒的主体50而不是形成具有两种粒径的磁性颗粒的主体50可进一步增大主体50中的磁性颗粒的密度。
第一磁性颗粒51、第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53可由包括铁(Fe)的非晶金属形成。
当具有相对减小的尺寸的第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53以及具有相对较大的尺寸的第一磁性颗粒51由非晶金属形成时，有利于提高电感性能等，并且磁性颗粒的形状可容易地实现球形以有效地增大密度。
根据示例性实施例，第一磁性颗粒51可包括Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒。
Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属可包括72wt％至80wt％的铁(Fe)、0.5wt％至3.0wt％的铬(Cr)、4.5wt％至8.5wt％的硅(Si)、0.5wt％至2.0wt％的硼(B)以及0.5wt％至2.0wt％的碳(C)，当Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属具有上述组成时，Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属可以是晶体和非晶体。
第二磁性颗粒可包括Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒和Fe金属颗粒中的至少一种，并且第三磁性颗粒可包括Fe-B-P基非晶金属颗粒和镍(Ni)颗粒中的至少一种。
Fe-B-P基非晶金属可包括87wt％至93wt％的铁(Fe)、5wt％至11wt％的硼(B)和1wt％至3wt％的磷(P)。
第二磁性颗粒和第三磁性颗粒均可通过将Fe-B-P基非晶金属颗粒与镍(Ni)颗粒混合来形成。
当第一磁性颗粒包括Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属，并且第二磁性颗粒和第三磁性颗粒包括Fe-B-P基非晶金属和镍(Ni)中的至少一种时，可进一步增大介电常数和电感。
第一磁性颗粒51的粒径分布可以是第二磁性颗粒52的粒径分布的四至十五倍，并且第二磁性颗粒52的粒径分布可以是第三磁性颗粒53的粒径分布D50的二至七倍。
这里，当通过扫描电子显微镜(SEM)以1000倍的放大率将对主体50的截面拍照而获得的照片的每1个视场的面积设置为12.5μm2时，获得与50个视场相对应的磁性颗粒的粒径，以按照粒径小的顺序对磁性颗粒进行排序，并将各自的粒径的总和达到整个视场的50％的顺序的粒径定义为该视场的粒径分布D50。
当第一磁性颗粒51的粒径分布D50是第二磁性颗粒52的粒径分布D50的四至十五倍，并且第二磁性颗粒52的粒径分布D50是第三磁性颗粒53的粒径分布D50的二至七倍时，可显著地增大密度，并且可增大介电常数以显著地增大电感。
根据示例性实施例，当观察断裂的主体的一个截面时，当由第一磁性颗粒51占据的总横截面积为a并且由第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53占据的总横截面积为b时，主体中的所包括的第一磁性颗粒至第三磁性颗粒可以使a:b对应于5:5至9:1。
当第一磁性颗粒51、第二磁性颗粒52和第三磁性颗粒53以上述范围的混合比包括在主体50中时，可增大密度，并且可产生高介电常数。
当观察断裂的主体的一个截面时，包括在主体中的第二磁性颗粒52的总横截面积与第三磁性颗粒53的总横截面积的比可对应于5:5至9:1。
例如，当观察断裂的主体的一个截面时，由第一磁性颗粒占据的横截面积∶由第二磁性颗粒占据的横截面积∶由第三磁性颗粒占据的横截面积可以是5:4.5:0.5至9:0.9:0.1。当第一磁性颗粒至第三磁性颗粒以在上述范围内的混合比例包括在主体中时，可增大密度并且可出现高介电常数。
根据示例性实施例的主体50可实现70％或更大的密度。
制造线圈组件的方法
图5是示出根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的流程图，图6A至图6D是顺序地示出根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的示图。
参照图5，根据示例性实施例的制造线圈组件的方法包括：通过在基板层的至少一个表面上形成线圈图案来制备线圈部(S1)；通过在线圈部的上部和下部上堆叠磁体并对其进行压制来形成主体(S2)。
根据示例性实施例的制造线圈组件的方法还可包括在形成主体之后在主体的外表面上形成外电极(S3)。
参照图6A，基板层20的材料不受具体限制。因此，基板层20的材料的示例可包括聚丙二醇(PPG)、铁氧体或金属基软磁性材料，并且基板层20可具有40μm至100μm的厚度。
尽管未示出，但线圈图案41和42的形成可包括在基板层20上形成具有用于形成线圈图案的开口部的阻镀剂。阻镀剂可以是干膜抗蚀剂等，作为一般的光敏抗蚀剂薄膜，但不受具体限制。
可利用电镀等使用导电金属填充用于形成线圈图案的开口部来形成线圈图案41和42。
线圈图案41和42可包括具有优良导电性的金属，例如，银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)以及它们的合金等。
尽管未示出，但在形成线圈图案41和42之后，可通过化学蚀刻等去除阻镀剂。
当去除阻镀剂时，可形成线圈图案41和42形成在基板层20上的线圈部40，如图6A所示。
可在基板层20的中部形成孔并且可使用导电材料填充孔以形成通路电极(未示出)，形成在基板层的一个表面上的线圈图案41和形成在另一表面上的线圈图案42可通过通路电极彼此电连接。
可通过钻孔方法、激光、喷沙、冲压等在基板层20的中部形成穿透基板层20的通孔55’。
如图6B所示，在形成了线圈图案41和42之后，可选择性地形成覆盖线圈图案41和42的绝缘层30。可通过本领域公知的方法(例如，丝网印刷法、光刻胶法(PR)的曝光与显影方法、喷涂法等)来形成绝缘层30，但绝缘层的形成方法不限于此。
接下来，如图6C所示，可通过在其上形成有线圈图案41和42的绝缘层20的上部和下部上设置磁体来形成主体50。
可在基板层的上部和下部上以磁性层的形式设置磁体。
可在其上形成有线圈图案41和42的基板层20的两个表面上堆叠磁性层，并且可通过层压法或等静压制法来对其进行压制以形成主体50。在这种情况下，所述孔可填充有磁性材料以形成芯部55。
可通过包括用于线圈组件的磁性膏成分来形成磁性层，其中，用于线圈组件的磁性膏成分可包括磁性颗粒，根据如上描述的示例性实施例的线圈组件的主体中包括所述磁性颗粒。
磁性主体层可包括多个磁性颗粒。磁性颗粒可包括第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。第一磁性颗粒的直径范围可以为8μm至30μm，第二磁性颗粒的直径范围可以为2.5μm至5.0μm，第三磁性颗粒的直径可等于或小于1.5μm。
此外，包括在磁性层中的磁性颗粒的粒径分布可包括至少三个峰。
在根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的描述中可同样地应用包括在上述线圈组件中的磁性颗粒的描述，因此，将省略对其详细描述以避免重复描述。
接下来，如图6D所述，外电极80可连接到暴露到主体50的至少一个表面的线圈图案41和42的端部。
外电极80可由包括具有优异的导电性的金属的膏形成，其中，所述膏可以是包含例如镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或银(Ag)中的单个或它们的合金的导电膏。可根据其形状通过浸渍法以及印刷法等来形成外电极80。
将省略对与上面描述的根据示例性实施例的线圈组件的特征相同特征的描述以避免重复描述。
下面的表1和表2是示出根据由Fe-Si-B-Cr基非晶金属形成的第一磁性颗粒、由Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属形成的第二磁性颗粒以及由Fe-B-P基非晶金属形成的第三磁性颗粒的混合体积比，薄膜电感器的密度、介电常数和电感值的结果的表。
[表1]
[表2]
如上所述，根据示例性实施例，可以提供能够增大主体中的磁性颗粒的密度并增大介电常数、电感和Isat值的线圈组件。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域的普通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，可做出修改和变化。

Claims (20)

1.一种线圈组件，包括：
主体，在主体中设置有线圈部；
外电极，连接到线圈部，
其中，主体包括磁性颗粒，
其中，磁性颗粒包括具有彼此不同的直径的第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。
2.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一磁性颗粒的直径范围为8μm至30μm，第二磁性颗粒的直径范围为2.5μm至5.0μm，第三磁性颗粒的直径范围为0μm至1.5μm。
3.如权利要求1所述的线圈组件，其中，在主体的断裂面，当由第一磁性颗粒占据的总横截面积为a，由第二磁性颗粒和第三磁性颗粒占据的总横截面积为b时，第一磁性颗粒至第三磁性颗粒被混合为使得a:b对应于5:5至9:1。
4.如权利要求1所述的线圈组件，其中，在主体的断裂面，第二磁性颗粒和第三颗粒被混合为使得由第二磁性颗粒占据的总横截面积与由第三磁性颗粒占据的总横截面积的比例为5:5至9:1。
5.如权利要求1所述的线圈组件，其中，主体的磁性颗粒具有包括至少三个峰的粒径分布。
6.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒包括铁。
7.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一磁性颗粒包括Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒。
8.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第二磁性颗粒包括Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒和Fe金属颗粒中的至少一种，第三磁性颗粒包括Fe-B-P基非晶金属颗粒和Ni颗粒中的至少一种。
9.如权利要求1所述的线圈组件，其中，当观察主体的一个截面时，由第一磁性颗粒占据的横截面积∶由第二磁性颗粒占据的横截面积∶由第三磁性颗粒占据的横截面积为5:4.5:0.5至9:0.9:0.1。
10.如权利要求1所述的线圈组件，其中，线圈部包括基板层以及形成在基板层的至少一个表面上的线圈图案。
11.如权利要求1所述的线圈组件，其中，主体还包括热固性树脂。
12.如权利要求1所述的线圈组件，其中，主体的磁性颗粒密度等于或大于70％。
13.如权利要求7所述的线圈组件，其中，Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属包括72wt％至80wt％的Fe、0.5wt％至3.0wt％的Cr、4.5wt％至8.5wt％的Si、0.5wt％至2.0wt％的B以及0.5wt％至2.0wt％的C。
14.如权利要求8所述的线圈组件，其中，Fe-B-P基非晶金属可包括87wt％至93wt％的Fe、5wt％至11wt％的B以及1wt％至3wt％的P。
15.一种线圈组件，包括：主体，主体中设置有线圈部，其中，主体包括多个磁性颗粒，
包括在主体中的磁性颗粒具有第一峰、第二峰和第三峰的粒径分布，
与第三峰相对应的磁性颗粒的粒径是与第二峰相对应的磁性颗粒的粒径的四至十五倍，与第二峰相对应的磁性颗粒的粒径是与第一峰相对应的磁性颗粒的粒径的二至七倍。
16.如权利要求15所述的线圈组件，其中，粒径分布中的第三峰的范围为8μm至30μm，
粒径分布中的第二峰的范围为2.5μm至5.0μm，
粒径分布中的第一峰的范围为0μm至1.5μm。
17.一种制造线圈组件的方法，包括：
通过在基板层的至少一个表面上形成线圈图案来制备线圈部；
通过在线圈部的上部和下部上堆叠磁体并对磁体进行压制来形成主体；
在主体的外表面上形成外电极使得外电极连接到线圈图案，
其中，主体包括磁性颗粒，磁性颗粒包括具有彼此不同的直径的第一磁性颗粒、第二磁性颗粒和第三磁性颗粒。
18.如权利要求17所述的方法，其中，第一磁性颗粒的直径的范围为8μm至30μm，第二磁性颗粒的直径的范围为2.5μm至5.0μm，第三磁性颗粒的直径的范围为0μm至1.5μm。
19.如权利要求18所述的方法，其中，线圈图案的形成包括在基板层上形成开口、使用导电金属填充开口以及形成绝缘层以覆盖线圈图案。
20.如权利要求18所述的线圈组件，其中，磁性颗粒具有第一峰、第二峰和第三峰的粒径分布，磁性颗粒包括位于第三峰的Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒、位于第二峰的Fe-Cr-Si-B-C基非晶金属颗粒和Fe金属颗粒中的至少一种以及位于第一峰的Fe-B-P基非晶金属颗粒和Ni颗粒中的至少一种。
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