CN107680774B - 线圈电子部件 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种线圈电子部件，该线圈电子部件使外部电极与贴装面平行且仅布置于主体的一面。在上述的线圈电子部件中，用于将外部电极与线圈连接的引出部具有如下的形状：蘑菇形状的单位结构沿着主体的厚度方向反复布置。

Description

线圈电子部件

技术领域

本发明涉及一种线圈电子部件，尤其涉及一种片式电感器。

背景技术

最近，随着电子产品的小型化和多功能化，针对片式电感器(chip inductor)部件的小型化、纤薄化的要求也在逐渐增加。芯片形态的功率电感器主要被使用在便携式设备内的DC/DC转换器等电源电路，其开发方向瞄准于小型化、高电流化、低直流电阻。

同时，由于贴装面积的减小、自谐振频率(SRF：Self Resonant Frequency)的增加，要求开发一种使外部电极与片式电感器的贴装面平行、且仅布置于一面的片式电感器。

下述的专利文献1的发明是这样一种发明：发现在对现有的电感器元件施加外部电源时发生的磁通量将被位于堆叠体的上表面或下表面的外部端子阻挡，因此存在着电感(inductance)和Q值减少的问题，据此，将外部电极的形状改变为“L”字形。然而，即使是“L”字形状的外部电极，也存在着不能充分减少贴装面积的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利公开公报第2015-0024642号

发明内容

本公开为了解决现有的电感器的问题而提出，其旨在提供一种能够减少贴装面积并改善电特性的线圈电子部件。

为了解决上述壳体，可以提供一种线圈电子部件，包括：主体，埋设有线圈；以及作为布置于主体的下面的下面电极的第一外部电极及第二外部电极。尤其，埋设于主体内的线圈可以通过第一线圈部及第二线圈部而与布置于主体的下面的第一外部电极及第二外部电极电连接。第一线圈部及第二线圈部执行使线圈与第一外部电极和第二外部电极彼此物理连接的作用，通常具有柱形(post)形状。

在本公开的线圈电子部件中，所述第一线圈部和第二线圈部包含多个导体单元(unit)，且所述导体单元沿着与所述主体的下面垂直的方向反复堆叠。因此，所述第一线圈部及第二线圈部整体具有柱形形状，同时，在作为用于将线圈和外部电极连接的线圈引出部而发挥功能时，使其作为线圈的一个构成而稳定地布置。

根据本公开的线圈电子部件，可以通过外部电极结构的变更而改善电感和Q值。

根据本公开的线圈电子部件，可以使外部电极与片式电感器的贴装面平行，并且仅在一面布置外部电极，从而在将这样的电子部件和线圈连接时，能够更为容易地改变其连接工序。

附图说明

图1是根据本公开的一例的线圈电子部件的示意性的立体图。

图2是沿着图1的I-I'线截取的示意性的剖面图。

图3是针对图1中的外部电极所布置的一面的示意性的剖面图。

图4是根据本公开的另一实施例的线圈电子部件的示意性的立体图。

图5是沿着图4的Ⅱ-Ⅱ'线截取的示意性的剖面图。

图6是现有的电感器的剖面图，是关于包含下面电极的现有的电感器的一例的示意性的剖面图。

符号说明

100、100"：线圈电子部件 1：主体

21、22：第一及第二外部电极 111：线圈

112：螺旋式线圈部

113、114：第一及第二线圈部

115a、115b、115c：连接通孔、第一通孔、第二通孔

u1、u2、u3…：导体单元

具体实施方式

以下，参考具体实施方式及所附附图而对本公开的实施形态进行说明。但是，本公开的实施形态可以变形为多样的其他形态，而且本公开的范围并不局限于以下说明的实施形态。此外，提供本公开的实施形态的目的在于，对在本领域中具有平均知识的技术人员更为完整地说明本公开。因此，附图中的要素的形状、大小等可能为了更为明确的说明而被夸大，而且附图中利用相同的标号表示的要素为相同的要素。

而且，在附图中，为了更为明确地说明本公开而省略了与说明无关的部分，而且为了更为明确地表示多个层及区域而放大示出了厚度，并且，相同的思想范围内的功能相同的构成要素将使用相同的参照标号而进行说明。

在整个说明书中，当提到某一部分“包括(包含)”某一构成要素时，如果没有特别相反的记载，则表示可以包含其他构成要素，而并不排除其他构成要素。

以下，对根据本公开的一例的线圈电子部件进行说明，但是并不一定局限于此。

线圈电子部件

图1是根据本公开的一例的线圈电子部件的示意性的立体图；图2是沿着图1的I-I'线截取的示意性的剖面图。只不过，图2省略了布置于线圈的外侧的绝缘层乃至绝缘板(pad)，从而简要地示出了线圈的剖面。

参照图1及图2，根据本公开的一例的线圈电子部件100包含埋设线圈的主体1和布置于所述主体的一面的第一及第二外部电极21、22。

所述主体1构成线圈电子部件的外观，并可以包含在厚度方向上相向的上面及下面、在宽度方向上彼此相向的第一面及第二面、在长度方向上彼此相向的第三面及第四面，从而实质上具有六面体形状，但是并不局限于此。在此情况下，对于主体的厚度方向上相向的上面及下面而言，在线圈电子部件贴装于基板上时、与基板最接近而面对的一面称为主体的下面，并将与其下面面对的主体的另一面称为上面。

另外，贯穿整个说明书，将沿着主体的厚度方向延伸的距离称为厚度，将沿着主体的长度方向延伸的距离称为长度，并将沿着主体的宽度方向延伸的距离称为宽度。

所述主体1包含磁性物质，例如，可以包含将铁氧体或金属磁性粒子填充到树脂的磁性物质，但是并不局限于此。

在所述主体1内埋设有线圈111，下文中将进行针对根据本公开的一实施例的线圈111的具体的说明。

第一外部电极21及第二外部电极22彼此相隔地布置于所述主体1上。第一外部电极21及第二外部电极22与埋设于主体内的线圈电连接而执行使线圈电子部件能够与外部电子设备电连接的功能，因此，需要使其包含导电率优良的材质。例如，第一外部电极及第二外部电极可以包含从由铜(Cu)、镍(Ni)、银(Ag)构成的群中选择的一个以上的导电金属。在此情况下，第一外部电极及第二外部电极在包含所述导电金属的同时还包含热固性树脂，但是并不局限于此。

第一外部电极21及第二外部电极22可以在主体1的下面上彼此相隔地布置，与此相关的图3是关于第一外部电极21及第二外部电极22所布置的主体的下面的示意性的剖面图。

参照图3，主体的下面由沿着主体的长度方向彼此相向的第一边及第二边、沿着主体的宽度方向彼此相向的第三边及第四边形成。第一外部电极21及第二外部电极22可以被布置成平行于沿着主体的长度方向彼此相向的第一边及第二边。图3中将第一外部电极21及第二外部电极22的形状示出为矩形，但是其形状并不受特别的限制，只要第一外部电极及第二外部电极能够充分相隔而不发生短路(short)，则充分可以采用。

第一外部电极21及第二外部电极22沿着主体的长度方向延伸的长度分别设为E1、E2。在第一及第二外部电极沿着主体的长度方向延伸的长度不均的情况下，在将第一外部电极作为基准时，将第一外部电极沿着主体的长度方向延伸的长度中的最长的长度设为E1，并将从E1延伸的直线与第二外部电极重叠的长度设为E2。在将第二外部电极作为基准时，将第二外部电极沿着主体的长度方向延伸的长度中的最长的长度设为E2，并将从E2延伸的直线与第一外部电极重叠的长度设为E1。

此外，将第一及第二外部电极沿着主体的长度方向彼此相隔的长度设为E3。只不过，如前所述，当第一及第二外部电极沿着主体的长度方向延伸的长度不均时，E3的值可能根据其基准(第一外部电极的最长的长度或者第二外部电极的最长的长度)而变化。

关于所述E1、E2以及E3，E1+E2+E3的值小于或等于下面的第一边及第二边之间的长度。其意味着第一外部电极21及第二外部电极22形成为下面电极，而且意味着不会向沿着主体的长度方向相向的第三面、第四面或者沿着宽度方向相向的第一面、第二面延伸而形成带(band)部。

布置有第一外部电极及第二外部电极的主体的下面成为主体的贴装面。为了使线圈电子部件与外部电子设备连接，需要在第一外部电极21及第二外部电极22所布置的位置采用焊接(soldering)而使该线圈电子部件贴装到印刷电路板上，然而由于第一外部电极21和第二外部电极22形成为下面电极，所以几乎不存在所述焊接朝向沿着主体的长度方向相向的第三面或第四面延伸的可能性。因此，贴装面积显著减少，并且涡流损失等电特性降低的可能性将减少。此外，相比于具有延伸至沿着长度方向相向的第三面及第四面的外部电极的“L字型”或“匚字型”线圈部件，包含第一外部电极21及第二外部电极22的线圈电子部件100能够额外确保可填充到主体内的磁性物质的额外的空间，因此还具有提高磁导率的效果。

只不过，仅在主体的下面布置外部电极的情形尽管具有前述的优点，但是在将包含相对于主体的上面及下面垂直的磁芯的线圈与布置于主体的下面上的外部电极彼此连接时工艺上还是会存在困难。例如，如图6中简要示出，由于需要从线圈的下部延伸到下面电极为止对线圈执行金属的镀覆，因此存在着金属镀覆偏差的不均匀、金属镀覆液的浓度的分布不均匀等工艺上的难题。

本公开的线圈电子部件100为了解决上述工艺上的难题而提出，尤其，在线圈111的结构上具有其特征。

重新参照图2，线圈111包含：螺旋式线圈部112，起到确定磁芯的作用；第一线圈部113、第二线圈部114，用于将线圈与外部电极直接连接。

第一线圈部113与第一外部电极21电连接，而且第二线圈部114与第二外部电极22电连接。

第一线圈部113、第二线圈部114分别包含多个导体单元u1、u2、u3、u4、u5、u6…。

所述导体单元可以具有上表面的长度比下表面的长度长的形状。上表面的长度实质上可以表示导体单元沿着主体的长度方向延伸的长度中的最长的长度，下表面的长度可以表示导体单元沿着主体的长度方向延伸的长度中的最短的长度。

所述导体单元实质上可以具有与蘑菇(mushroom)或字母T字相似的形状，但是除此之外还可以具有将边的长度彼此不同的两种长方体上下堆叠而布置的形状、或者宽度越朝下方越缩小的锥形(tapered)形状等，本公开并不将导体单元限定为特定的结构。

包含在第一线圈部113的多个导体单元可以沿着与布置有第一外部电极21的主体的下面垂直的方向而堆叠。同样，包含在第二线圈部114的多个导体单元可沿着与布置有第二外部电极22的主体的下面垂直的方向堆叠。所谓多个导体单元堆叠意味着从主体的下面开始依次堆叠，因此可以说是多个主体单元反复堆叠。

根据本公开的一例的线圈电子部件100的第一及第二线圈部113、114具有将多个导体单元依次堆叠的结构，而且这种结构相比于第一线圈部和第二线圈部从螺旋式线圈长长地延伸至外部电极而形成柱形形状的一般的结构(参照图6)，能够可靠地解决在工艺上发生的难题，如能够解决金属镀覆偏差的不均匀等。

另外，第一线圈部113、第二线圈部114可以通过连接通孔而与螺旋式线圈部112连接。

螺旋式线圈部112包含具有贯通孔的支撑部件，而且可以由布置于该支撑部件的上面和/或下面上的导体金属镀覆图案构成，例如，可以包含基于制造通常的薄膜型功率电感器的方法的线圈图案。

另外，第一线圈部113及第二线圈部114可以通过制造包含导体单元的独立的图案层(layer)并将这些图案层依次堆叠的方式而形成，具体而言，可以通过将分别布置于独立的图案层的导体单元u1、u4/u2、u5/u3、u6…沿着主体的厚度方向堆叠的方式形成。

第一线圈部113及第二线圈部114的具体的制造方法全然不受特别的限制，但是作为具体的一例，可以按照如下的工序进行。

首先，配备布置于支撑部件的两面上的第一金属层及第二金属层，例如，将支撑部件与第一金属层和/或第二金属层可以综合而成为敷铜箔叠层板(CCL：Copper CladLaminate)。然后，在第一金属层及第二金属层上形成干膜(dry film)之后，对该干膜通过公知的光刻(Photolithography)工序进行图案化，并通过金属镀覆工艺而填充被图形化之后的空间。金属镀覆工艺可以将电解镀铜方式或无电解镀铜等方式全部利用。在通过上述方式被图案化的金属镀覆图案上形成额外的金属镀覆图案之后，将别的绝缘材料层叠(lamination)。去除其层叠的材料的一部分而将额外的镀覆金属图案中的至少一部分暴露，以便于从外部观察。将层叠的材料被去除的空的空间填充，从而形成通孔(via)。之后，将所述支撑部件去除(detach)，从而形成包含金属镀覆图案和绝缘材料的线圈层。多次反复进行形成所述线圈层的工序，从而确保多个线圈层。将多个线圈层从下面开始依次堆叠，并使相邻的上部线圈层和下部线圈层能够通过通孔(与下述的第二通孔对应)而彼此电连接。

所述通孔的材质可以包含金属间化合物(IMC：Inter Metallic Compound)，而且这种金属间化合物可以通过金属浆料(paste)的印刷而形成，例如，可以包含铜-锡、银-锡、镀覆有银的铜/锡、铜/锡-铋。金属间化合物可以通过金属镀覆而形成，例如，也可以是包含锡或者铜-锡的金属间化合物。

所述支撑部件可以是由绝缘树脂构成的绝缘基板。绝缘树脂例如可以使用环氧树脂等热固性树脂、聚酰亚胺等热可塑性树脂、或者向这些树脂浸渍玻璃纤维或无机填料等补强材料的树脂，例如，可以使用预浸料(prepreg)、光可成像电介质(PID：PhotoImageable Dielectric)树脂等。

通过前述的一示例而制造的螺旋式线圈部112和第一线圈部113及第二线圈部114可以通过连接通孔115a而彼此连接。连接通孔115a可以具有与在制造第一线圈部和第二线圈部时采用的第二通孔115b相同的材质及结构特性。例如，连接通孔115a包含金属间化合物，并且其结构只要是柱形、锥形、矩形等能够与包含于第一线圈部及第二线圈部的导体单元(unit)稳定连接的结构即可。

另外，包含在第一线圈部及第二线圈部内而将多个导体单元彼此连接的第二通孔115b的结构只要是能够稳定地连接导体单元的结构则不会受限，然而，优选地，第二通孔以抵接于导体单元的下表面的方式布置，并形成为具有与导体单元的下表面的长度相同的长度。

之后，对根据本公开的另一实施例的线圈电子部件100"进行说明，在此省略与前述的线圈电子部件100重复的说明。与线圈电子部件100"相关的构成的附图标号以对用于说明线圈电子部件100的构成的附图标号添加“一侧引号(")”的方式表示。

图4是根据本公开的另一实施例的线圈电子部件100"的示意性的立体图，图5是沿着图4的Ⅱ-Ⅱ'线截取的示意性的剖面图。只不过，图5省略了布置于线圈的外侧的绝缘层乃至绝缘板(pad)而简要地示出了线圈的剖面。

参照图4及图5，线圈电子部件100"的螺旋式线圈部包含沿着主体1"的厚度方向堆叠的多个线圈层，并且所述多个线圈层可以通过第一通孔115c而彼此电连接。所述多个线圈层可以通过与形成包含在第一线圈部及第二线圈部内的多个线圈层的方法实质上相同的方法而形成。

与包含在第一线圈部及第二线圈部内的线圈层相比，包含在螺旋式线圈部内的线圈层的内部所包含的多个导体单元的排列(arrangement)或导体单元的数量可能不同。

与连接通孔115a或第二通孔115b相同地，所述第一通孔115c只要能够将导体材质电连接，则其材质及形状不会受特别的限制。例如，第一通孔115c的材质可以是金属间化合物(IMC)，而且其形状可以是直径越往下越变小的锥形形状、直径越往下越增大的倒锥形形状、圆筒形状，但是不限于此。

另外，包含在螺旋式线圈部内的线圈层的多个导体单元u7"、u8"、u9"…可以具有上表面的长度比下表面的长度长的形状。上表面的长度实质上可以表示导体单元沿着主体的长度方向延伸的长度中的最长的长度，下表面的长度可以表示导体单元沿着主体的长度方向延伸的长度中的最短的长度。

优选地，所述导体单元的下表面的长度L具有比导体单元的上表面的长度小、并且比5μm大的值。如能够在下表1中看出，当导体单元的下表面的长度L的值为5μm以下时，发生与所述导体单元连接的第一通孔115c的缺陷(defect)的可能性较大。其原因在于，如果第一通孔的长度为5μm以下，则由于流过线圈的电流，电流密度将过于集中在用于连接多个导体单元的第一通孔，从而有较大可能性会导致烧坏(burned)的结果。

[表1]

另外，优选地，导体单元的下表面的长度L与在包含在螺旋式线圈部的多个线圈层中的相同的线圈层内彼此相邻的导体单元之间的最大分离距离S的比值(L/S)小于3。在此情况下，如果相邻的导体单元的下表面的长度彼此不同，则可以将其平均值定义为导体单元的下表面的长度。

如以下的表2中观察，可以确认，当导体单元的下表面的长度L与在包含在螺旋式线圈部的多个线圈层中的相同的线圈层内彼此相邻的导体单元之间的最大分离距离S的比值(L/S)为3以上时，会发生分层(delamination)。其意味着，在导体单元的下表面的长度L大于预定水平的情况下，在形成与该导体单元直接连接的第一通孔时，可能会在将绝缘材料曝光显影的过程中发生分层现象。

[表2]

根据具有如上所述的结构的线圈电子部件100、100"，可以提供一种能够通过改变外部电极结构而改善电感和Q值的片式电子部件。

进而，根据具有如上所述的结构的线圈电子部件100、100"，可以容易地导出包含与片式电感器的贴装面平行且只在一表面布置的外部电极的片式电子部件，并且可以基于其稳定的线圈结构来提高片式电子部件的电稳定程度。

在此，除了上述的说明以外，对于与根据上文中提到的本公开的一例的线圈电子部件的特征重复的说明将省略。

本公开应根据所附权利要求书的范围而得到限定，并不受限于上述的实施形态以及所附附图。因此，在不脱离记载于权利要求书中记载的本公开的技术思想的范围内，可以被本领域中具有基本知识的技术人员实现多样的形态的置换、变形及变更，而且这也将属于本公开的范围内。

另外，本公开中使用的术语“一例(一示例)”不表示彼此相同的实施例，提供该术语的目的在于对各自彼此不同的固有的特征进行强调而说明。然而，所提出的示例不排除与另一示例的特征结合而实现，例如，即使在特定的一示例中说明的事项没有在另一示例中说明提到，只要没有与该事项相反或存在矛盾的说明，则可以理解为是与另一示例相关的说明。

另外，本公开中使用的术语只是为了说明一示例而用到的术语，其并非旨在限制本公开。在此，只要文脉上没有明确的其他含义，单数的表述包含复数的表述。

Claims (12)

1.一种线圈电子部件，包括：

主体，埋设有线圈；以及

第一外部电极及第二外部电极，布置于所述主体的一面，

所述线圈包含：螺旋式线圈部；第一线圈部，从所述螺旋式线圈部的一端向所述第一外部电极延伸；第二线圈部，从所述螺旋式线圈部的另一端向所述第二外部电极延伸，

所述第一线圈部及所述第二线圈部包含多个导体单元，并且所述多个导体单元沿着与布置有第一外部电极及第二外部电极的主体的一面垂直的方向反复堆叠，

所述多个导体单元具有上表面的长度比下表面的长度更长的形状，

其中，上下相邻的所述导体单元通过通孔电连接，所述通孔以抵接于上下相邻的两个所述导体单元中的位于上部的导体单元的下表面以及位于下部的导体单元的上表面的方式布置，并且所述通孔的长度与抵接的所述下表面的长度相同且小于抵接的所述上表面的长度。

2.如权利要求1所述的线圈电子部件，其中，

布置有所述第一外部电极及所述第二外部电极的所述主体的一面为主体的贴装面。

3.如权利要求1所述的线圈电子部件，包括：

所述主体的一面包括：第一边及第二边，沿着长度方向而彼此相向；第三边及第四边，沿着宽度方向而彼此相向，

第一外部电极及第二外部电极被布置成与第一边及第二边平行，并以长度方向为基准而相隔预定间距E3地布置，

第一外部电极的长度E1、第二外部电极的长度E2、第一外部电极和第二外部电极之间相隔的间距E3之和E1+E2+E3具有小于或等于从第一边到第二边之间的长度的值。

4.如权利要求1所述的线圈电子部件，其中，

所述导体单元的上表面和下表面平行。

5.如权利要求1所述的线圈电子部件，其中，

所述多个导体单元中的与螺旋式线圈部最接近地布置的导体单元通过连接通孔而与所述螺旋式线圈部连接。

6.如权利要求1所述的线圈电子部件，其中，

所述螺旋式线圈部包括多个导体单元，所述多个导体单元具有与所述第一线圈部及第二线圈部内的多个导体单元相同的形状，并且包含在所述螺旋式线圈部的多个导体单元中的至少一部分通过第一通孔而彼此连接。

7.如权利要求1所述的线圈电子部件，其中，

布置有第一外部电极及第二外部电极的主体的一面和线圈的芯彼此垂直地布置。

8.一种线圈电子部件，包括：

主体，埋设有线圈；

第一外部电极及第二外部电极，仅布置于所述主体的一面，

所述线圈包含螺旋式线圈部、以及与所述螺旋式线圈部连接的第一线圈部及第二线圈部，

所述螺旋式线圈部包含沿着主体的厚度方向堆叠的多个线圈层，所述多个线圈层通过多个第一通孔而彼此连接，

所述第一线圈部与第一外部电极连接，并通过连接通孔而与所述螺旋式线圈部的一端连接，

所述第二线圈部与第二外部电极连接，并通过连接通孔而与所述螺旋式线圈部的另一端连接，

包含在所述螺旋式线圈部的所述线圈层包括多个导体单元，所述多个导体单元具有上表面的长度比下表面的长度更长的形状，

所述导体单元的下表面的长度L与在所述线圈层内相邻的导体单元之间的最大分离距离S的比值L/S小于3。

9.如权利要求8所述的线圈电子部件，其中，

所述导体单元的下表面的长度具有大于5μm的值。

10.如权利要求8所述的线圈电子部件，其中，

所述连接通孔及第一通孔包含金属间化合物。

11.如权利要求8所述的线圈电子部件，其中，

所述螺旋式线圈部的芯被布置成与布置有第一外部电极及第二外部电极的主体的所述一面垂直。

12.如权利要求8所述的线圈电子部件，其中，

第一通孔的长度与包含在所述线圈层内的多个导体单元的下表面的长度相同。

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