CN107077947A - 功率电感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率电感器，其包含：主体、设置于所述主体内部的至少一个基板、设置于所述基板的至少一个表面上的至少一个线圈图案，以及形成于所述线圈图案与所述主体之间的绝缘层，其中所述绝缘层由聚对二甲苯形成。

Description

功率电感器
技术领域
本发明内容涉及一种功率电感器，且更特定而言，涉及一种具有优良电感(Inductance)特性以及经改良绝缘特性以及热稳定性的功率电感器。
背景技术
功率电感器通常提供至功率电路，诸如携带型装置中的DC-DC转换器。当功率电路在较高频率下操作且经小型化时，此等功率电感器经广泛使用以替代典型绕线型抗流器线圈(Choke Coil)。又，随着携带型装置变得小型化以及多功能，功率电感器正以朝着小型化且具有高电流以及低电阻的趋势开发。
功率电感器可以层合物形式制造，包含多个铁氧体(ferrite)或电介质的陶瓷薄片层压在其中，电介质具有小介电常数。此处，金属图案以线圈图案形状形成于所述陶瓷薄片上。形成于所述陶瓷薄片中的每一个上的线圈图案是通过形成于每一陶瓷薄片上的导电导通孔连接，且可能界定沿着所述薄片层压所在的垂直方向的重叠结构。一般而言，构成此功率电感器的主体已通过使用包含镍(Ni)-锌(Zn)-铜(Cu)-铁(Fe)的四元系的铁氧体材料习知地制造。
然而，铁氧体材料的饱和磁化值比金属材料的饱和磁化值低，使得现代携带型装置所需的高电流特性不可实现。因此，构成功率电感器的主体是通过使用金属粉末制造，使得饱和磁化值与主体用铁氧体材料制造的情况相比可相对增加。然而，当主体是通过使用金属制造时，材料损失增加的问题可能出现，因为高频率下的涡电流以及迟滞的损失增加。为了减少此材料损失，使用其间的金属粉末通过聚合物绝缘的结构。
然而，具有通过使用金属粉末以及聚合物制造的主体的功率电感器具有问题，因为电感随温度升高而减小。也即，功率电感器的温度由于自功率电感器所应用至的携带型装置产生的热而升高。因此，电感随着构成功率电感器的主体的金属粉末受热而减小的问题可出现。
又，在功率电感器中，线圈图案可接触主体内部的金属粉末。为防止此接触，线圈图案以及主体应彼此绝缘。
(现有技术文件)
(专利文件)
韩国专利公开案第2007-0032259号
发明内容
发明欲解决的课题
本发明内容提供一种功率电感器，其中温度稳定性经由在主体中散热而得到改良，以使得可防止电感的减小。
本发明内容也提供一种能够改良线圈图案与主体之间的绝缘特性的功率电感器。
本发明内容也提供一种能够改良容量以及磁导率的功率电感器。
解决课题的手段
根据示例性实施例，功率电感器包含主体、设置于所述主体内部的至少一个基板、设置于所述基板的至少一个表面上的至少一个线圈图案，以及形成于所述线圈图案与所述主体之间的绝缘层，其中所述绝缘层由聚对二甲苯形成。
所述主体可包含金属粉末、聚合物以及导热填料。
所述金属粉末可包含含有铁的金属合金粉末。
所述金属粉末可具有经铁氧体材料以及绝缘体中的至少一个涂布的表面。
所述绝缘体可以大致1μm至大致10μm的厚度经聚对二甲苯涂布。
所述导热填充剂可包含选自由MgO、AlN以及碳基材料组成的群的一或多个。
所述导热填充剂可以相对于100wt％的所述金属粉末大致0.5wt％至大致3wt％的量包含，且具有大致0.5μm至大致100μm的大小。
所述基板可由铜包覆叠层形成，或经形成以使得铜箔附接至含有铁的金属板的两个表面。
所述绝缘层可经涂布以使得聚对二甲苯经汽化且以均匀厚度涂布在所述线圈图案上。
所述绝缘层可以大致3μm至大致100μm的厚度形成。
所述功率电感器可进一步包含形成于所述主体外且连接至所述线圈图案的外部电极。
所述基板可至少以双份设置，且所述线圈图案可形成于所述至少两个或更多基板中的每一个上。
所述功率电感器可进一步包含设置于所述主体外且经组态以连接所述至少两个或更多线圈图案的连接电极。
所述功率电感器可进一步包含分别连接至所述至少两个或更多线圈图案且形成于所述主体外的至少两个或更多外部电极。
所述多个外部电极可形成于所述主体的同一侧表面上以彼此隔开，或形成于所述主体的彼此不同的侧表面上。
所述功率电感器可进一步包含设置于所述主体的至少一个区域中的磁性层，且所述磁性层的磁导率大于所述主体的磁导率
所述磁性层可经形成以包含导热填充剂。
有益效果
本发明的功率电感器中，主体包含金属粉末、聚合物以及导热填料，热可通过包含导热填充剂而耗散至外部，以使得可防止电感的减小。
绝缘层可经由用聚对二甲苯(parylene)进行涂布而以均匀厚度形成于线圈图案上，相比于其他材料，绝缘特性可得到改良。
本发明的功率电感器可通过使主体具备至少一个磁性层来改良功率电感器的磁导率。
在主体包含至少两个或更多基板，具有分别形成于其至少一个表面上的线圈图案，使得多个线圈可形成于一个主体中。因此，功率电感器的容量可增加。
附图说明
图1为根据第一示例性实施例的功率电感器的透视图。
图2为沿着图1的线A-A′截取的截面图。
图3至图5为根据第二示例性实施例的功率电感器的截面图。
图6为根据第三示例性实施例的功率电感器的透视图。
图7以及图8为分别沿着图6的线A-A′以及B-B′截取的截面图。
图9为根据第四示例性实施例的功率电感器的透视图。
图10以及图11为分别沿着图9的线A-A′以及B-B′截取的截面图。
图12为根据第四示例性实施例的经修改示例性实施例的功率电感器的透视图。
图13至图15为顺序地说明根据示例性实施例的制造功率电感器的方法的截面图。
图16以及图17是为根据对比实例以及示例性实施例的功率电感器的截面影像。
具体实施方式
在下文中，将参看附图更详细地描述实施例。然而，本发明内容可呈不同形式且不应被理解为限于本文中所阐述的实施例。确切而言，提供此等实施例以使得本发明将为透彻且完整的，且将向本领域技术人员充分传达本发明的范畴。
图1为根据示例性实施例的功率电感器的透视图，且图2为沿着图1的线A-A′截取的截面图。
参看图1以及图2，根据第一示例性实施例的功率电感器可包含具有导热填充剂(130)的主体(100)、安置于主体(100)中的基板(200)、形成于基板(200)的至少一个表面上的线圈图案(310，320；300)，以及安置在主体(100)外的外部电极(410，420；400)。又，绝缘层(500)可进一步包含于线圈图案(310，320)上。
主体(100)可具有六面体形状。然而，主体(100)可具有除六面体形状外的多面体形状。此主体(100)可包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)。金属粉末(110)可具有大致1μm至大致50μm的平均粒子直径。又，一种粒子或具有相同大小的两种或更多种粒子可用作为金属粉末(110)。此外，一种粒子或具有多个大小的两种或更多种粒子亦可用作为金属粉末。举例而言，可使用具有大致30μm的平均大小的第一金属粒子与具有大致3μm的平均大小的第二金属粒子的混合物。当使用彼此不同的两种或更多种金属粉末(110)时，容量可最大限度地实施，因为主体(100)的填充速率可增加。举例而言，当使用30μm金属粉末时，间隙可在30μm金属粉末之间产生，且因此，填充速率必须减小。然而，可通过使用与30μm金属粉末混合的3μm金属粉末使填充速率增加。含有铁(Fe)的金属材料可用于此金属粉末(110)。举例而言，选自由以下各个组成的群的一或多个类型的金属可包含于金属粉末(110)中：铁-镍(Fe-Ni)、铁-镍-硅(Fe-Ni-Si)、铁-铝-硅(Fe-Al-Si)以及铁-铝-铬(Fe-Al-Cr)。也即，金属粉末(110)可由具有含铁磁性结构或磁性性质的金属合金形成且具有预定磁导率。又，金属粉末(110)可具有经铁氧体材料涂布的表面，且可经具有不同于金属粉末(110)的磁导率的材料涂布。举例而言，铁氧体材料可由金属氧化物铁氧体材料形成，且可使用选自由以下各个组成的群的一或多个氧化物铁氧体材料：氧化镍铁氧体材料、氧化锌铁氧体材料、氧化铜铁氧体材料、氧化锰铁氧体材料、氧化钴铁氧体材料、氧化钡铁氧体材料以及镍-锌-铜氧化物铁氧体材料。也即，涂布在金属粉末(110)的表面上的铁氧体材料可由含有铁的金属氧化物形成，且其磁导率可大于金属粉末(110)的磁导率。由于金属粉末(110)为磁性的，因此若金属粉剂(110)彼此接触，则可能发生由绝缘崩溃引起的短路。因此，金属粉末(110)的表面可经至少一种绝缘体涂布。举例而言，尽管金属粉末(110)的表面可经氧化物或绝缘聚合物材料涂布，但其较佳可经聚对二甲苯(parylene)涂布。聚对二甲苯可以大致1μm至大致10μm的厚度涂布。此处，当聚对二甲苯以小于大致1μm的厚度形成时，金属粉末(110)的绝缘效应可减小，且当聚对二甲苯以大于大致10μm的厚度形成时，金属粉末(110)的大小增加，主体(100)中的金属粉末(110)的分布减少，因此，磁导率可能减小。又，金属粉末(110)的表面可经除聚对二甲苯外的各种绝缘聚合物材料涂布。涂布金属粉末(110)的氧化物可通过氧化金属粉末(110)来形成，且替代地，选自TiO2、SiO2、ZrO2、SnO2、NiO、ZnO、CuO、CoO、MnO、MgO、Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、B2O3以及Bi2O3的一个可涂布于金属粉末上。此处，金属粉末(110)可经具有双结构的氧化物涂布，或经氧化物以及聚合物材料的双结构涂布。当然，金属粉末(110)的表面可在经铁氧体材料涂布之后经绝缘体涂布。金属粉末(110)的表面因此经绝缘体涂布，使得可防止由金属粉末(110)之间的接触引起的短路。此处，即使当金属粉末(110)经氧化物、绝缘聚合物材料或类似者涂布，或经铁氧体以及绝缘体双涂布时，金属粉末可以大致1μm至大致10μm的厚度经涂布。聚合物(120)可与金属粉末(110)混合以使金属粉末(110)彼此绝缘。也即，尽管金属粉末(110)因为材料损失由于高频率下的涡电流损失以及迟滞损失增加而增加可能具有限制，但可包含聚合物(120)以减少材料损失且使金属粉末(110)彼此绝缘。此聚合物(120)可包含选自由环氧树脂(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)以及液晶聚合物(Liquid Crystalline Polymer，LCP)组成的群的一或多个聚合物。又，聚合物(120)可由提供金属粉末(110)之间的绝缘的热塑性树脂形成。作为热塑性树脂，可包含选自由以下各个组成的群的一或多个：酚醛清漆环氧树脂(Novolac Epoxy Resin)、苯氧基型环氧树脂(Phenoxy Type Epoxy Resin)、二酚基丙烷型环氧树脂(BPA Type Epoxy Resin)、双酚型环氧树脂(BPF Type Epoxy Resin)、经氢化的二酚基丙烷环氧树脂(Hydrogenated BPA Epoxy Resin)、经二聚体酸改质的环氧树脂(Dimer Acid Modified Epoxy Resin)、经胺基甲酸酯改质发热环氧树脂(UrethaneModified Epoxy Resin)、经橡胶改质的环氧树脂(Rubber Modified Epoxy Resin)以及雙環戊二烯型环氧树脂(DCPD Type Epoxy Resin)。此处，聚合物(120)可以相对于100wt％的金属粉末大致2.0wt％至大致5.0wt％的量包含。然而，当聚合物(120)的量增加时，金属粉末(110)的体积分率减小，且因为主体(100)的磁导率可能减小而可能存在限制。又，当聚合物(120)的量减少时，因为电感特性由于制造电感器时使用的强酸溶液、强碱溶液或类似者朝内渗透减少而可能存在限制。因此，聚合物(120)可包含于并不减小金属粉末(110)的饱和磁化值以及电感的范围中。又，包含导热填充剂(130)以解决主体(100)通过外部热来加热的限制。也即，主体(100)中的金属粉末(110)通过外部热来加热，但金属粉末(110)的热可通过包含导热填充剂(130)而耗散至外部。此导热填充剂(130)可包含选自由MgO、AlN以及碳基材料组成的群的一或多个。此处，碳基材料可包含碳且具有各种形状。举例而言，可包括石墨、碳黑、石墨烯、石墨或类似者。又，导热填充剂(130)可以相对于100wt％的金属粉末(110)大致0.5wt％至大致3wt％的量包含。当导热填充剂(130)的量小于上述范围时，热耗散效应不可达成，且当所述量大于上述范围时，金属粉末(110)的磁导率可能减小。又，导热填充剂(130)可具有大致0.5μm至大致100μm的大小。也即，导热填充剂(130)可具有大于或小于金属粉末(110)的大小。主体(100)可通过层压由包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)的材料形成的多个薄片来制造。此处，当主体(100)是通过层压多个薄片制造时，每一薄片的导热填充剂(130)的包含量可不同。举例而言，所述薄片中的导热填充剂(130)的量可向上或向下离开基板(200)逐渐增加。又，主体(100)可通过印刷预定厚度的由包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)的材料形成的糊状物而形成。替代地，主体(100)可在必要时经由各种方法来形成，方法诸如藉以将此糊状物装入成形且压制的方法。此处，经层压以形成主体的薄片的数目或以预定厚度印刷的糊状物的厚度可考虑到电特性而判定为适当数目或厚度，电特性诸如功率电感器所需的电感。
基板(200)可安置于主体(100)内部。可提供至少一个或多个基板(200)。举例而言，基板(200)可沿着主体(100)的纵向方向安置于主体(100)内部。此处，可提供一个或多个基板(200)。举例而言，两个基板(200)可经安置为在垂直于形成外部电极(400)所沿方向的方向上以预定间隔彼此隔开。此基板(200)可由铜包覆叠层(Copper Clad Lamination；CCL)或金属铁氧体材料形成。此处，基板(200)由金属铁氧体材料形成，使得磁导率可增加且容量可容易实现。也即，CCL是通过将铜箔(foil)附接至玻璃加强弹性纤维来制造。然而，由于CCL不具有磁导率，因此功率导体的磁导率可藉此减小。然而，当金属铁氧体材料被用作基板(200)时，功率电感器的磁导率可不减小，因为金属铁氧体材料具有磁导率。使用金属铁氧体材料的此基板(200)可通过将铜箔附接至板来制造，所述板具有预定厚度且由含有铁的金属形成，例如，选自由铁-镍(Fe-Ni)、铁-镍-硅(Fe-Ni-Si)、铁-铝-硅(Fe-Al-Si)以及铁-铝-铬(Fe-Al-Cr)组成的群的一或多种金属。也即，由包含铁的至少一种金属形成的合金经制造成具有预定厚度的板形状。接着，将铜箔附接至所述金属板的至少一个表面，且因此，可制造基板(200)。又，在基板(200)的预定区域中，可提供至少一个导电导通孔(未图示)，且分别设置于基板(200)的上部侧以及下部侧中的线圈图案(310，320)可通过所述导电导通孔电连接。所述导电导通孔可经由在基板(200)中形成在厚度方向上穿过基板的导通孔(未图示)且接着将导电膏装入所述导通孔中的方法提供。
线圈图案(310，320；300)可设置于基板(200)的至少一个表面上，且较佳设置于基板的两个表面上。此线圈图案(310，320)可在来自基板(200)的例如自中心部分至外部的预定区域的方向上以螺旋形状形成，且一个线圈可以此方式界定以使得形成于基板(200)上的两个线圈图案(310，320)连接。此处，上部的线圈图案(310)以及下部的线圈图案(320)可以彼此相同的形状形成。又，线圈图案(310，320)可经形成以彼此重叠，且线圈图案(320)可经形成以重叠其上无线圈图案(310)形成的区域。此等线圈图案(310，320)可通过形成于基板(200)上的导电导通孔而电连接。线圈图案(310，320)可经由诸如厚膜印刷、扩散、沈积沉积、电镀或溅镀的方法形成。又，线圈图案(310，320)以及导电导通孔可由包含银(Ag)、铜(Cu)以及铜合金中的至少一种的材料形成。同时，当线圈图案(310，320)经由电镀制程形成时，诸如铜层的金属层可经由电镀制程形成于基板(200)上且经由微影制程图案化。也即，线圈图案(310，320)可经由经由电镀制程在晶种层上形成铜层且图案化所述层而形成于基板(200)的表面上。当然，具有预定形状的线圈图案(310，320)亦可也可如下方式形成：在基板(200)上形成具有预定形状的光敏膜图案，接着通过执行电镀制程而自基板(200)的曝露表面生长金属层，且接着移除光敏膜。线圈图案(310，320)亦可形成于多层中。也即，多个线圈图案可进一步形成在形成于基板(200)上方的线圈图案(310)上方，且多个线圈图案可进一步形成在形成于基板(200)下的线圈图案(320)下。当线圈图案(310，320)形成于多层中时，绝缘层形成于上部层与下部层之间，且导电导通孔(未图示)形成于绝缘层中，且因此，多层线圈图案可连接。
外部电极(410，420；400)可形成于主体(100)的两个末端部分处。举例而言，外部电极(400)可形成于在主体(100)的纵向方向上彼此面对的两个侧表面上。此外部电极(400)可电连接至主体(100)的线圈图案(310，320)。也即，线圈图案(310，320)的至少一个末端部分曝露于主体(100)的外部，且外部电极(400)可形成以便连接至线圈图案(310，320)的末端部分。此外部电极(400)可形成，以使得主体(100)浸渍至导电膏中，或经由诸如印刷、沉积或溅镀的各种方法而处于主体(100)的两个末端。外部电极(400)可由具有导电性的金属形成。举例而言，选自由金、银、铂、铜、镍、钯以及其合金组成的群的一或多种金属。又，镀镍层(未图示)或镀锡层(未图示)可进一步形成于外部电极(400)的表面上。
绝缘层(500)可形成于线圈图案(310，320)与主体(100)之间以使线圈图案(310，320)与金属粉末(110)绝缘。也即，绝缘层(500)可形成于基板(200)的上部部分以及下部部分上以覆盖线圈图案(310，320)。此绝缘层(500)可经形成以使得聚对二甲苯涂布于线圈图案(310，320)上。举例而言，聚对二甲苯可通过使基板(200)具备在沈积沉积腔室内部形成于其上的线圈图案(310，320)且接着汽化聚对二甲苯以及将经汽化的聚对二甲苯供应至真空腔室中而沈积沉积于线圈图案(310，320)上。举例而言，聚对二甲苯的第一加热制程首先在汽化器(Vaporizer)中经加热以及汽化以转换成如[式1]中的二聚体(dimer)状态，且其次接着第二加热制程经加热以及热分解成如[式2]中的单体(Monomer)状态。当聚对二甲苯接着通过使用经提供以连接至分解腔室以及机械真空泵(Mechanical Vaccum Pump)的冷阱(Cold Trap)冷却时，聚对二甲苯自单体状态转换至如[式3]中的聚合物状态且沈积沉积于线圈图案(310，320)上。当然，绝缘层(500)可由除聚对二甲苯外的绝缘聚合物形成，绝缘聚合物例如选自环氧树脂、聚酰亚胺以及液晶聚合物的一或多种材料。然而，绝缘层(500)可经由用聚对二甲苯进行涂布而以均匀厚度形成于线圈图案(310，320)上，且即使当以小厚度形成时，相比于其他材料，绝缘特性亦可得到改良。也即，当用聚对二甲苯涂布以作为绝缘层(500)时，绝缘特性可通过增加绝缘崩溃电压而得到改良，尽管绝缘层以比形成聚酰亚胺小的厚度形成。又，绝缘层可通过填充根据线圈图案(310，320)之间的距离的图案之间的间隙而以均匀厚度形成，或可在图案中沿着阶梯以均匀厚度形成。也即，当线圈图案(310，320)之间的距离偏大时，聚对二甲苯可在图案中沿着阶梯以均匀厚度涂布。又，当线圈图案(310，320)之间的距离偏小时，聚对二甲苯可通过填充图案之间的间隙而以预定厚度形成于线圈图案上。此处，绝缘层(500)可通过使用聚对二甲苯以大致3μm至大致100μm的厚度形成。当聚对二甲苯以小于大致3μm的厚度形成时，绝缘特性可减小。又，当聚对二甲苯以大于大致100μm的厚度形成时，相同大小内的绝缘层(500)所占据的厚度增加，主体(100)的体积变小，且因此，磁导率可减小。当然，绝缘层(500)可在由具有预定厚度的薄片形成之后形成于线圈图案(310，320)上。
(式1)
(式2)
(式3)
如上所述，根据第一示例性实施例的功率电感器可改善绝缘特性，即使绝缘层(500)通过使用聚对二甲苯在线圈图案(310，320)与主体(100)之间形成绝缘层(500)以较小厚度形成。又，主体(100)经制造以包含导热填充剂(130)以及金属粉末(110)以及聚合物(120)，使得通过加热金属粉末(110)产生的主体(100)的热可耗散至外部。因此，可防止主体(100)中的温度升高，且因此可防止诸如电感减小的限制。又，可通过使主体(100)内部的基板(200)由金属铁氧体材料形成来防止功率电感器的磁导率的减小。
图3为根据第二示例性实施例的功率电感器的透视图。
参看图3，根据第二示例性实施例的功率电感器可包含具有导热填充剂(130)的主体(100)、安置于主体(100)中的基板(200)、形成于基板(200)的至少一个表面上的线圈图案(310，320)、安置于主体(100)外部的外部电极(410，420)、分别安置于线圈图案(310，320)上的绝缘层(500)，以及分别安置于主体(100)上方以及下方的至少一个磁性层(600；610，620)。也即，示例性实施例可进一步包含磁性层(600)以实施另一示例性实施例。此第二示例性实施例关于不同于第一示例性实施例的组态主要描述如下。
磁性层(600；610，620)可设置于主体(100)的至少一个区域中。也即，第一磁性层(610)可形成于主体(100)的上部表面上，且第二磁性层(620)可形成于主体(100)的下部表面上。此处，第一磁性层以及第二磁性层(610，620)经提供以增加主体(100)的磁导率，且可由具有大于主体(100)的磁导率的材料形成。举例而言，主体(100)可经提供以具有大致20的磁导率，且第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可经提供以具有大致40至大致1000的磁导率。此等第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可通过使用铁氧体粉末以及聚合物来制造。也即，第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可由具有大于主体(100)的铁氧体材料的磁导率的材料形成以便具有大于主体(100)的磁导率，或经形成以具有更大含量的铁氧体材料。此处，聚合物可以相对于100wt％的金属粉末大致15wt％的量包含。又，选自由镍铁氧体(Ni Ferrite)、锌铁氧体(Zn Ferrite)、铜铁氧体(Cu Ferrite)、锰铁氧体(MnFerrite)、钴铁氧体(Co Ferrite)、钡铁氧体(Ba Ferrite)以及镍-锌-铜铁氧体(Ni-Zn-CuFerrite)或其一或多种氧化物铁氧体组成的群的一或多个可用作为铁氧体粉末。也即，磁性层(600)可通过使用含有铁的金属合金粉末或含有铁的金属合金氧化物来形成。又，铁氧体粉末可通过用铁氧体涂布金属合金粉末来形成。举例而言，铁氧体粉末可经由用选自由以下各个组成的群的一或多种氧化物铁氧体材料涂布含有铁的金属合金粉末来形成：氧化镍铁氧体材料、氧化锌铁氧体材料、氧化铜铁氧体材料、氧化锰铁氧体材料、氧化钴铁氧体材料、氧化钡铁氧体材料以及镍-锌-铜氧化物铁氧体材料。也即，铁氧体粉末可经由用含有铁的金属氧化物涂布金属合金粉末来形成。当然，铁氧体粉末可经由混合含有铁的金属粉末与选自由以下各个组成的群的一或多种氧化物铁氧体材料来形成：氧化镍铁氧体材料、氧化锌铁氧体材料、氧化铜铁氧体材料、氧化锰铁氧体材料、氧化钴铁氧体材料、氧化钡铁氧体材料以及镍-锌-铜氧化物铁氧体材料。也即，铁氧体粉末可经由混合金属合金粉末与含有铁的金属氧化物来形成。第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可经形成以进一步包含导热填充剂以及金属粉末以及聚合物。导热填充剂可以相对于100wt％的金属粉末大致0.5wt％至大致3wt％的量包含。此等第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可以薄片形状形成，且分别安置于主体(100)上方以及下方。又，在主体(100)由包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)的材料以预定厚度形成或经由将所述糊状物装入成形且压制所述糊状物形成之后，磁性层(610，620)可分别形成于主体(100)上方以及下方。当然，磁性层(610，620)也可通过使用糊状物来形成，且磁性层(610，620)可通过在主体(100)上方以及下方施加磁性材料来形成。
如图4中所说明，根据第二示例性实施例的功率电感器可进一步包含在主体(100)与基板(200)之间的上部部分以及下部部分中的第三磁性层以及第四磁性层(630，640)，且如图5中所描述，第五磁性层以及第六磁性层(650，660)可进一步包含于其之间。也即，至少一个磁性层(600)可包含于主体(100)中。此磁性层(600)可以薄片形状形成，且安置于主体(100)中。也即，至少一个磁性层(600)可设置于多个薄片之间以用于制造主体(100)。又，当主体(100)由包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)的材料以预定厚度形成时，磁性层可在印刷期间形成。又，当主体是经由将糊状物装入成形且压制所述糊状物形成时，磁性层可在其间输入且经压制。当然，磁性层(600)亦可通过使用糊状物来形成。磁性层(600)可通过在印刷主体(100)时施加软磁材料而形成于主体(100)中。
如上所述，根据另一示例性实施例的功率电感器可通过使主体(100)具备至少一个磁性层(600)来改良功率电感器的磁导率。
图6为根据第三示例性实施例的功率电感器的透视图，图7为沿着图6的线A-A′截取的截面图，且图8为沿着图6的线B-B′截取的截面图。
参看图6至图8，根据第三示例性实施例的功率电感器可包含：主体(100)；安置于主体(100)内部的至少两个或更多基板(210，220；200)；形成于两个或更多基板(200)中的每一种的至少一个表面上的线圈图案(310，320，330，340；300)；安置于主体(100)外部的外部电极(410，420)；形成于线圈图案(300)上的绝缘层(500)；以及安置于主体(100)外部以与外部电极(410，420)隔开且连接至形成于主体(100)内部的至少两个或更多基板(200)中的每一种上的至少一个线圈图案(300)的连接电极(700)。在下文中，将不提供与一个示例性实施例以及另一示例性实施例重叠的描述。
至少两个或更多基板(210，220；200)可安置于主体(100)内部。举例而言，至少两个或更多基板(200)可在主体(100)内部沿着主体(100)的纵向方向安置且在主体(100)的厚度方向上彼此隔开。
线圈图案(310，320，330，340；300)可设置于至少两个或更多基板(200)的至少一个表面上，且较佳设置于至少两个或更多基板200的两个表面上。此处，线圈图案(310，320)可分别形成于第一基板(210)的下方以及上方，且经由形成于第一基板(210)上的导电导通孔电连接。同样，线圈图案(330，340)可分别形成于第二基板(220)的下方以及上方，且经由形成于第二基板(220)上的导电导通孔电连接。此线圈图案(300)可在来自基板(200)的例如自中心部分至外部的预定区域的方向上以螺旋形状形成，且一个线圈可以此方式界定以使得形成于基板(200)上的两个线圈图案连接。也即，两个或更多线圈可形成于一个主体(100)中。此处，基板(200)上方的线圈图案(310，330)以及基板下方的线圈图案(320，340)可以彼此相同的形状形成。又，多个线圈图案(300)可经形成以彼此重叠，或下部的线圈图案(320，340)亦可经形成以与其中无上部线圈图案(310，330)形成的区域重叠。
外部电极(410，420；400)可形成于主体(100)的两个末端部分处。举例而言，外部电极(400)可形成于在主体(100)的纵向方向上彼此面对的两个侧表面上。此外部电极(400)可电连接至主体(100)的线圈图案(300)。也即，多个线圈图案(300)的至少一个末端部分可曝露于主体(100)的外部，且外部电极(400)可经形成以便连接至多个线圈图案(300)的末端部分。举例而言，线圈图案(310)可经形成以连接至线圈图案(310，330)，且线圈图案(320)可经形成以连接至线圈图案(320，340)。
连接电极(700)可形成于无外部电极(400)形成的主体(100)的至少一个侧表面上。此连接电极(700)经提供以连接形成于第一基板(210)上的线圈图案(310，320)中的至少一种与形成于第二基板(220)上的线圈图案(330，340)中的至少一种。因此，形成于第一基板(210)上的线圈图案(310，320)以及形成于第二基板(220)上的线圈图案(330，340)可经由主体(100)外部的连接电极(700)彼此电连接。此连接电极(700)可通过将主体(100)浸渍至导电膏中或经由诸如印刷、沉积或溅镀的各种方法而形成主体(100)的一侧处。连接电极(700)可由具有导电性的金属形成，具有导电性的金属例如包含选自由金、银、铂、铜、镍、钯以及其合金组成的群的一或多种金属。此处，必要时，镀镍层(未图示)或镀锡层(未图示)可进一步形成于连接电极(700)的表面上。
如上所述，根据第三示例性实施例的功率电感器在主体(100)包含至少两个或更多基板(200)，具有分别形成于其至少一个表面上的线圈图案(300)，使得多个线圈可形成于一个主体(100)中。因此，功率电感器的容量可增加。
图9为根据第四示例性实施例的功率电感器的透视图，且图10以及图11为分别沿着图9的线A-A′以及线B-B′截取的截面图。
参看图9至图11，根据第四示例性实施例的功率电感器可包含：主体(100)；安置于主体(100)内部的至少两个或更多基板(210，220；200)；形成于两个或更多基板(200)中的每一种的至少一个表面上的线圈图案(310，320，330，340；300)；安置于主体(100)的彼此面对的两个侧表面上且分别连接至线圈图案(310，320)的第一外部电极(810，820；800)，以及经安置以与第一外部电极(810，820)隔开的在主体(100)的彼此面对的两个侧表面上且分别连接至线圈图案(330，340)的第二外部电极(910，920；900)。也即，分别形成于至少两个或更多基板(200)上的线圈图案(300)是通过分别不同的第一外部电极以及第二外部电极(800，900)连接，使得两个或更多功率电感器可实施在一个主体(100)中。
第一外部电极(810，820；800)可形成于主体(100)的两个末端部分处。举例而言，第一外部电极(810，820)可在主体(100)的纵向方向上形成于彼此面对的两个侧表面上。此等第一外部电极(810，820)可电连接至形成于第一基板(210)上的线圈图案(310，320)。也即，线圈图案(310，320)的至少一个末端部分在相互面对的方向上分别曝露于主体(100)的外部，且第一外部电极(810，820)可经形成以便连接至线圈图案(310，320)的末端部分。此等第一外部电极(810，820)可通过将主体(100)浸渍至导电膏中或经由诸如印刷、沉积以及溅镀的各种方法形成于主体(100)的两个末端处，且接着经图案化。又，第一外部电极(810，820)可由具有导电性的金属形成，具有导电性的金属例如选自由金、银、铂、铜、镍、钯以及其合金组成的群的一或多种金属。又，镀镍层(未图示)或镀锡层(未图示)可进一步形成于第一外部电极(810，820)的表面上。
第二外部电极(910，920；900)可形成于主体(100)的两个末端部分处，且与第一外部电极(810，820)隔开。也即，第一外部电极(810，820)以及第二外部电极(910，920)可形成于主体(100)的同一表面上，且经形成以彼此隔开。此等第二外部电极(910，920)可电连接至形成于第二基板(220)上的线圈图案(330，340)。也即，线圈图案(330，340)的至少一个末端部分在彼此面对的方向上分别曝露于主体(100)的外部，且第二外部电极(910，920)可经形成以便连接至线圈图案(330，340)的末端部分。此处，虽然线圈图案(330，340)与线圈图案(310，320)在同一方向上曝露，但线圈图案可通过在彼此不重叠而是彼此隔开预定距离时曝露而分别连接至第一外部电极以及第二外部电极(800，900)。此等第二外部电极(910，920)可经由与第一外部电极(810，820)相同的制程形成。也即，第二外部电极(910，920)可通过将主体(100)浸渍至导电膏中或经由诸如印刷、沉积以及溅镀的各种方法形成于主体(100)的两个末端处，且接着经图案化。又，第二外部电极(910，920)可由具有导电性的金属形成，具有导电性的金属例如选自由金、银、铂、铜、镍、钯以及其合金组成的群的一或多种金属。又，镀镍层(未图示)或镀锡层(未图示)可进一步形成于第二外部电极(910，920)的表面上。
图12为根据第四示例性实施例的经修改示例性实施例的功率电感器的透视图，且第一外部电极(810，820)以及第二外部电极(910，920)形成于彼此不同的方向上。也即，第一外部电极(810，820)以及第二外部电极(910，920)可形成于主体(100)的彼此垂直的侧表面上。举例而言，第一外部电极(810，820)可在主体(100)的纵向方向上形成于彼此面对的两个侧表面上，且第二外部电极(910，920)可在主体(100)的横向方向上形成于彼此面对的两个侧表面上。
图13至图15为顺序地说明根据示例性实施例的制造功率电感器的方法的截面图。
参看图13，具有预定形状的线圈图案(310，320)形成于基板(200)的至少一个表面上或较佳地形成于基板的一个表面以及另一表面上。基板(200)可由CCL、金属铁氧体或类似者形成，且较佳地由可使有效磁导率增加且允许容量容易实现的金属铁氧体形成。举例而言，基板(200)可通过将铜箔附接至具有预定厚度且由含有铁的金属合金形成的金属板的一个表面以及另一表面来制造。又，线圈图案(310，320)可形成为自基板(200)的例如自中心部分的预定区域以圆形螺旋形状形成的线圈图案。此处，在线圈图案(310)形成于基板(200)的一个表面上之后，穿过基板(200)的预定区域且充满导电材料的导电导通孔形成，且线圈图案(320)可形成于基板(200)的另一表面上。导电导通孔可通过在基板(200)的厚度方向上使用雷射或类似者形成介层孔以及用导电膏填充介层孔而形成。又，线圈图案(310)可经由电镀制程形成。为此，具有预定形状的光敏膜图案形成于基板(200)的一个表面上。接着，通过使用基板(200)上的铜箔作为种子来执行电镀制程，且线圈图案可经由在金属层自基板(200)的曝露表面生长之后移除光敏膜而形成。当然，线圈图案(320)可经由用以形成线圈图案(310)的相同方法形成于基板(200)的另一表面上。线圈图案(310，320)也可形成于多层中。当线圈图案(310，320)形成于多层中时，绝缘层形成于上部层与下部层之间，且导电导通孔(未图示)形成于绝缘层中，因此，多层线圈图案可连接。以此方式，在线圈图案(310，320)分别形成于基板(200)的一个表面以及另一表面上之后，绝缘层(500)经形成以覆盖线圈图案(310，320)。绝缘层(500)可通过用诸如聚对二甲苯的绝缘聚合物材料进行涂布来形成。也即，聚对二甲苯可通过在沈积沉积腔室内部提供具有上面形成有线圈图案(310，320)的基板(200)且接着将聚对二甲苯汽化且供应至真空腔室中而沈积沉积于线圈图案(310，320)上。举例而言，聚对二甲苯的第一加热制程首先在汽化器中经加热且汽化以转换成二聚体(dimer)状态，且其次接着第二加热制程经加热且热分解成单体(Monomer)状态。当聚对二甲苯接着通过使用经提供以连接至分解腔室以及机械真空泵的冷阱冷却时，聚对二甲苯自单体状态转换至聚合物状态且沈积沉积于线圈图案(310，320)上。此处，用于汽化以及转换聚对二甲苯成二聚体状态的第一加热制程可在大致100℃至大致200℃的温度下以及大致1.0托的压力下执行。用于热分解经汽化聚对二甲苯且将聚对二甲苯转换至单体状态的第二加热制程可在大致400℃至大致500℃的温度下以及大致0.5托或更高的压力下执行。又，为了可通过将单体状态转换成聚合物状态来沈积沉积聚对二甲苯，沈积沉积腔室可维持在大致25℃的室温下以及大致0.1托的压力下。以此方式，绝缘层(500)可通过在线圈图案(310，320)上涂布聚对二甲苯而在线圈图案(310，320)中沿着阶梯涂布，且因此，绝缘层(500)可以均匀厚度形成。当然，绝缘层(500)亦可通过将包含选自由环氧树脂、聚酰亚胺以及液晶聚合物组成的群的一或多种材料的薄片紧密附接至线圈图案(310，320)上而形成。
参看图14，提供由包含金属粉末(110)、聚合物(120)以及导热填充剂(130)的材料形成的多个薄片(100a至100h)。此处，含有铁(Fe)的金属材料可用于金属粉末(110)。可使金属粉末(110)彼此绝缘的环氧树脂、聚酰亚胺或类似者可用于聚合物(120)。MgO、AlN、碳基的材料或类似者可用于导热填充剂(130)，金属粉末(110)的热可经由所述材料耗散至外部。又，金属粉末(110)的表面可用诸如金属氧化物铁氧体的铁氧体材料或诸如聚对二甲苯的绝缘材料涂布。此处，聚合物(120)可以相对于100wt％的金属粉末大致2.0wt％至大致5.0wt％的量包含，且导热填充剂(130)可以相对于100wt％的金属粉末(110)大致0.5wt％至大致3.0wt％的量包含。此等多个薄片(100a至100h)分别安置于基板(200)上方以及下方，线圈图案(310，320)形成于所述基板上。多个薄片(100a至100h)可具有彼此不同的导热填充剂(130)的含量。举例而言，在离开基板(200)的一个表面以及另一表面向上或向下的方向上，导热填充剂(130)的含量可逐渐地增加。也即，定位于接触基板(200)的薄片(100a，100d)上方以及下方的薄片(100b，100e)中的导热填充剂(130)的含量可大于薄片(100a，100d)中的导热填充剂(130)的含量。又，定位于薄片(100b，100e)上方以及下方的薄片(100c，100f)中的导热填充剂(130)的含量可大于薄片(100b，100e)中的导热填充剂(130)的含量。以此方式，在离开基板(200)的方向上，导热填充剂(130)的含量变得更大，且因此，热传递的效率可进一步改良。如另一示例性实施例中所描述，第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可分别设置于最上部的薄片上方以及最下部的薄片(100a，100h)下方。第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可由具有大于薄片(100a至100h)的磁导率的材料制造。举例而言，第一磁性层以及第二磁性层(610，620)可通过使用铁氧体粉末以及环氧树脂来制造以便具有大于薄片(100a至100h)的磁导率。又，可允许导热填充剂进一步包含于第一磁性层以及第二磁性层(610，620)中。
参看图15，主体(100)经形成以使得多个薄片(100a至100h)层压、压制且经形成而具有插入于其间的基板(200)。又，外部电极(400)可形成于主体(100)的两个末端部分上，以使得外部电极可电连接至线圈图案(310，320)的延伸部分。外部电极(400)可经形成以使得主体(100)浸渍至导电膏中或经由诸如印刷、沉积以及溅镀导电膏的各种方法而处于主体(10)的两个末端部分上。此处，可允许外部电极(400)具有电导性的金属材料可用作为导电膏。又，必要时，镀镍层以及镀锡层可进一步形成于外部电极(400)的表面上。
图16为根据比较实例的功率电感器的截面影像，其中绝缘层由聚酰亚胺形成，且图17为根据示例性实施例的功率电感器的截面影像，其中绝缘层由聚对二甲苯形成。如图17中所说明，虽然聚对二甲苯在线圈图案(310，320)中沿着阶梯以较小厚度形成，但聚酰亚胺以大于聚对二甲苯的厚度形成，如图16中所说明。又，为了量测根据比较实例以及示例性实施例的功率电感器的ESD特性，将大致400伏特的电压分别反复地施加至20个比较实例以及20个实施例中的功率电感器一次至十次。就其中绝缘层由聚酰亚胺形成的比较实例而言，来自20个功率电感器中的19个功率电感器短路，但就其中绝缘层由聚对二甲苯形成的实施例而言，所有20个功率电感器未短路。又，量测绝缘功率电压，绝缘功率电压在比较实例中为大致25伏特且在示例性实施例中为大致86伏特。因此，由用于绝缘线圈图案(310，320)与主体(100)的聚对二甲苯形成的绝缘层(500)可经形成而具有较小厚度，且绝缘特性或类似者可得到改良。
然而，可以不同形式体现本发明，且不应将本发明解释为限于本文中所阐述的实施例。确切而言，提供所述实施例，使得本发明将为透彻且完整的，且将向本领域技术人员充分传达本发明的范畴。此外，本发明将仅由权利要求的范畴界定。

Claims (17)

1.一种功率电感器，其包括：
主体；
至少一个基板，设置于所述主体内部；
至少一个线圈图案，设置于所述基板的至少一个表面上；以及
绝缘层，形成于所述线圈图案与所述主体之间，其中所述绝缘层由聚对二甲苯形成。
2.根据权利要求1所述的功率电感器，其中所述主体包括金属粉末、聚合物以及导热填充剂。
3.根据权利要求2所述的功率电感器，其中所述金属粉末包括含有铁的金属合金粉末。
4.根据权利要求3所述的功率电感器，其中所述金属粉末具有用铁氧体材料以及绝缘体中的至少一个涂布的表面。
5.根据权利要求4所述的功率电感器，其中所述绝缘体以1μm至10μm的厚度用聚对二甲苯涂布。
6.根据权利要求2所述的功率电感器，其中所述导热填充剂包括选自由MgO、AIN以及碳基材料组成的群的一或多个。
7.根据权利要求6所述的功率电感器，其中所述导热填充剂是以相对于100wt％的所述金属粉末0.5wt％至3wt％的量包含，且具有0.5μm至100μm的大小。
8.根据权利要求1所述的功率电感器，其中所述基板由铜包覆叠层形成，或经形成以使得铜箔附接至含有铁的金属板的两个表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的功率电感器，其中所述绝缘层经涂布以使得聚对二甲苯汽化且以均匀厚度涂布于所述线圈图案上。
10.根据权利要求9所述的功率电感器，其中所述绝缘层以3μm至100μm的厚度形成。
11.根据权利要求9所述的功率电感器，其进一步包括形成于所述主体外且连接至所述线圈图案的外部电极。
12.根据权利要求9所述的功率电感器，其中所述基板至少双份或更多地设置，且所述线圈图案形成于至少两个或更多的所述基板中的每一个上。
13.根据权利要求12所述的功率电感器，其进一步包括设置于所述主体外且经组态以连接至少两个或更多所述线圈图案的连接电极。
14.根据权利要求13所述的功率电感器，其进一步包括分别连接至至少两个或更多所述线圈图案且形成于所述主体外的至少两个或更多的外部电极。
15.根据权利要求14所述的功率电感器，其中多个所述外部电极在所述主体的同一侧表面上形成以彼此隔开，或在所述主体的彼此不同的侧表面上形成。
16.根据权利要求9所述的功率电感器，其进一步包括设置于所述主体的至少一个区域中的磁性层，且所述磁性层的磁导率大于所述主体的磁导率。
17.根据权利要求16所述的功率电感器，其中所述磁性层经形成以包括所述导热填充剂。
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