CN108074729A - 薄膜型电感器以及用于制造薄膜型电感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜型电感器以及用于制造薄膜型电感器的方法，所述薄膜型电感器包括：主体，包括支撑构件、设置在支撑构件的至少一个表面上的线圈和埋设其上设置有线圈的支撑构件的填料；以及外电极，设置在主体的外表面上。绝缘层没有设置在支撑构件的边缘部分上，且边缘部分与填料直接接触。绝缘层仅设置在线圈的表面上以与线圈的表面一致。

Description

薄膜型电感器以及用于制造薄膜型电感器的方法

本申请要求于2016年11月15日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0151994号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用包含于此。

技术领域

本公开涉及一种薄膜型电感器以及用于制造薄膜型电感器的方法，更具体地，涉及一种薄膜功率电感器以及用于制造薄膜功率电感器的方法。

背景技术

近年来，移动装置的功能的多样化已导致移动装置的电力消耗的增加，因此，在电源管理芯片(PMIC)附近采用具有最低损耗且具有优异效率的无源元件，以增加移动装置的电池使用时间。在无源元件中，允许产品尺寸减小且增大电池容量的具有优异效率的紧凑、低轮廓功率电感器趋向于是优选的。

可通过基本工艺制造薄膜型电感器：通过镀覆形成线圈导电图案部，随后堆叠、压缩和固化通过使磁性粉末和树脂混合而形成的磁性片。这里，为了防止线圈导电图案部和磁性材料彼此接触，在线圈导电图案部的表面上形成绝缘层。

在日本专利特开2005-210010号公报中，在形成线圈导体之后，保护树脂层被施加到线圈导体以使线圈导体绝缘。在该文献中，然而，当增大线圈导体的高宽比时，线圈导体的下区域可能不会绝缘，经常产生空隙。

发明内容

本公开的一方面可提供一种薄膜型电感器，其中绝缘层的厚度遍及线圈表面的整个区域是均匀的，使得没有形成空隙。

根据本公开的一方面，一种薄膜型电感器可包括主体和设置在主体的外表面上的外电极。主体可包括：支撑构件；线圈，包括由支撑构件支撑的多个导电图案；和填料，埋设线圈和支撑构件。支撑构件可包括至少两个边缘部分，作为不支撑线圈的部分。边缘部分可与填料直接接触，而在边缘部分和填料之间不具有绝缘层，绝缘层可设置在线圈的表面上以与线圈的表面的形状一致。此外，填料可与设置在导电图案的表面上的绝缘层一起充填彼此相邻的导电图案之间的空间。

根据本公开的另一方面，一种用于制造薄膜型电感器的方法可包括如下步骤：在支撑构件的至少一个表面上形成多个导电图案，以形成线圈；在线圈的表面上设置绝缘层，以与线圈的表面的形状一致；在支撑构件的上表面和下表面上设置具有磁特性的填料，以形成埋设支撑构件和线圈两者的主体；以及在主体的外表面上形成连接到线圈的外电极。绝缘层可没有设置在支撑构件的边缘部分的表面上，并且支撑构件的边缘部分的表面可与填料直接接触。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是根据本公开的示例性实施例的薄膜型电感器的示意性透视图；

图2是沿着图1的I-I'线截取的示意性剖视图；

图3是图2的“A”部分的放大图；

图4是根据另一示例性实施例的薄膜型电感器的示意性剖视图；

图5是图4的“A”部分的放大图；以及

图6A至图6D是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的制造薄膜型电感器的工艺的示图。

具体实施方式

此刻将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的薄膜型电感器及其制造方法，但是本公开不限于此。

薄膜型电感器

在现有技术的薄膜型电感器中，为了将绝缘层设置成防止线圈和磁性材料之间的接触，广泛地使用化学气相沉积(CVD)法。这里，现有技术的薄膜型电感器的绝缘层延伸到不需要绝缘的区域，诸如基板的不包括线圈表面的表面。另外，需要过多的绝缘时间(大约20小时或更长)以形成绝缘层。

根据本公开的示例性实施方式，薄膜型电感器不包括在不需要绝缘的区域中形成的绝缘层。因此，更多的空间可被充填有磁性材料，而非绝缘层，这提高了薄膜型电感器的磁导率。将在下文中对此进行详细地描述。

图1是根据本公开的示例性实施例的薄膜型电感器的示意性透视图。

参照图1，根据示例性实施例的薄膜型电感器100包括主体1和设置在主体1的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。主体1包括支撑构件11、线圈12和填料13，线圈12包括设置在支撑构件11的上表面上的上线圈12a和设置在支撑构件11的下表面上的下线圈12b，填料13埋设支撑构件11和线圈12。

支撑构件11用于允许线圈12容易形成为薄的。支撑构件11可以是由绝缘树脂形成的绝缘基板，这里作为绝缘树脂，可使用诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、或者通过使诸如玻璃纤维或无机填料的增强材料浸在热固性树脂或热塑性树脂中而得到的树脂(例如半固化片、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、FR-4、双马来酰亚胺-三嗪(BT)树脂、感光介电(PID)树脂等)。支撑构件11中包括玻璃纤维确保了更好的刚性。通孔可设置在支撑构件11的中央部分中且被充填有填料以形成中央芯部。

支撑构件11可以具有带有预定厚度的薄板形状且可包括至少两个边缘部分。线圈没有设置在边缘部分上。

线圈12包括具有优异导电性的金属。例如，线圈可由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或它们的合金形成。

线圈12可整体具有螺旋形状。多个导电图案121、122、123……被连续地设置以形成单个线圈。

不限制线圈12的高度，但是为了通过降低电感器100的直流(DC)电阻(Rdc)来改善电特性，优选地增大高宽比(AR)。例如，导电图案的平均高度可在100μm至300μm的范围内。

绝缘层14设置在线圈12的表面上。绝缘层14设置成与线圈12的外表面的形状一致，以防止线圈12和填料13之间的接触。为此，绝缘层14包括具有绝缘特性的材料。特别地，如在下文中参照图3所述的，绝缘层14包括在具有绝缘特性的材料中的允许用于电沉积涂覆的材料。

埋设支撑构件11和线圈12两者的填料13形成薄膜型电感器100的外形且包括呈现磁特性的材料。作为呈现磁特性的材料，例如可使用铁氧体或金属基软磁性材料。铁氧体可包括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、Li基铁氧体等。金属基软磁性材料可以是包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中选择的一种或更多种的合金且包括例如Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒。可包括金属基软磁性材料使得金属基软磁性材料分散在诸如聚酰亚胺的聚合物或环氧树脂中。

填料13包括与支撑构件11的材料相同的材料，以显著增强填料13与支撑构件11的边缘部分直接接触的结合力。参照现有技术的电感器，由于绝缘层甚至延伸形成在不需要绝缘特性的部分(诸如支撑构件的边缘部分等)中，因此即使当设置了相对于具有磁特性的填料具有结合力的绝缘层时，填料和绝缘层结合也形成了结构不稳定的结构。然而，在根据示例性实施例的薄膜型电感器100中，由于支撑构件11的边缘部分与填料直接接触，因此当填料13和支撑构件11由具有相似物理特性的材料形成时，可显著地增强结合力。

如图1所示，第一外电极21和第二外电极22可具有C形状。然而，第一外电极21和第二外电极22的形状不限于此，第一外电极21和第二外电极22可具有任意其他形状(例如，L形状或者I形状)。由于第一外电极21和第二外电极22连接到线圈12的引线部分以呈现电特性，因此第一外电极21和第二外电极22可包括具有优异导电性的金属。例如，第一外电极21和第二外电极22可由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或它们的合金形成。此外，第一外电极21和第二外电极22可被构造为多个层或可包括有利于向内镀覆的铜(Cu)线镀层。

图2是沿着图1的I-I'线截取的示意性剖视图，图3是图2的“A”部分的放大图。

参照图2和图3，绝缘层14设置在薄膜型电感器100的线圈12上，这里，绝缘层14形成为与线圈12的表面的形状一致。

这里，使绝缘层14形成为与线圈12的表面的形状一致是指绝缘层直接形成在线圈的表面上，且设置在线圈12的上表面上的绝缘层14a和设置在线圈12的侧表面上的绝缘层14b连续地形成。

此外，设置在线圈12的上表面上的绝缘层14a的厚度T1与设置在线圈12的侧表面上的绝缘层14b的厚度T2的比(T1/T2)在0.95至1.0的范围内。如果比大于1.0，则线圈12的上表面上的绝缘层可大于线圈12的侧表面上的绝缘层，且这里就电沉积涂覆的特性而言难以将线圈12的上表面上的绝缘层控制为较厚。如果比小于0.95，则线圈12的上表面上的绝缘层的厚度和线圈12的侧表面上的绝缘层的厚度的偏差可超过5％，使得绝缘层14的厚度的均匀性劣化。因而，本公开的薄膜型电感器100的绝缘层14对于维持厚度的均匀性是有利的。通常，绝缘层随着时间而发展为厚的。然而，由于通过电沉积涂覆形成绝缘层，因此绝缘层14直到增大施加的电流才随时间变厚。

此外，绝缘层14可能与线圈12分层。因此，在绝缘层14被选择性地分层之后，绝缘层14可通过翻新(reworking)再次涂覆线圈12。

绝缘层14没有设置在除了线圈的表面以外的区域上。详细地，绝缘层14没有设置在支撑构件11的边缘部分11a和11b上。因此，由于绝缘层14没有形成在不需要绝缘的部分(诸如支撑构件11的边缘部分11a和11b等)上，因此可设置具有磁特性的相对较大量的填料13，以增大电感器100的电感。特别地，绝缘层14没有设置在形成在支撑构件11的中央部分处的通孔H的边缘上，且填料13与通孔的内部以及通孔附近直接接触。确保通孔H显著地增大了填料13的体积以增大电感。

参照图2和图3，在多个导电图案之中的分别在其侧表面包括侧绝缘层14b的两个相邻导电图案121和122之间的空间被充填有填料13。这是因为设置在导电图案上的绝缘层14没有延伸到除了导电图案的表面以外的区域，此外，绝缘层14相对薄。详细地，支撑构件11的表面上的导电图案121和与所述导电图案121相邻的另一导电图案122之间的距离L1大于在各导电图案121、122的侧表面上的绝缘层14b的厚度L2的和，因此在距离L1时，支撑构件11的表面的一部分与填料13直接接触。也就是说，绝缘层的断开部形成在导电图案121的绝缘层14b和导电图案122的绝缘层14b之间的支撑构件11的表面上，且填料13充填了断开部的空间。

绝缘层14优选地由绝缘材料之中的允许用于施加电沉积涂覆的环氧基树脂形成。例如，绝缘层14可包括环氧基树脂、丙烯酸树脂和尿烷基树脂中的一种或更多种。此外，绝缘层14除了包括主要树脂以外还可包括添加剂，这里，添加剂可用作进一步增强绝缘层14的具体特性的增强剂。例如，聚酰亚胺可被进一步添加以改善热分散特性，且可通过本领域技术人员选择适当的添加剂以改善特性。

图4是根据另一示例性实施例的薄膜型电感器的示意性剖视图，图5是图4的“A”部分的放大图。图4和图5与图2和图3的不同之处在于：导电图案之间的空间相对窄，因此将省略与图2和图3的描述相同的描述。此外，为了描述目的，与图2和图3对应的组件将被赋予相同的附图标号。

参照图4和图5，在薄膜型电感器200中，在多个导电图案之中的两个相邻的导电图案121和122之间的距离是小的。这在如下方面中可以是有利的：在相同的空间内可增加线圈的匝数，且当包括相同匝数的线圈时可减少电感器的整体尺寸。

类似地，在图4和图5中，在本公开的薄膜型电感器200中，绝缘层没有延伸到支撑构件11的边缘部分11a和11b，因此，支撑构件11和填料13彼此直接接触，且绝缘层14形成为与线圈12的表面的形状一致。

然而，在薄膜型电感器200中，由于两个相邻的导电图案121和122之间的距离L3是小的，因此支撑构件11的表面上的距离L3等于或小于导电图案121和122中的每一者的侧表面上的绝缘层14b的厚度的和。结果，支撑构件11的表面在距离L3的区域中没有与填料直接接触，但是共同的是，导电图案121和122之间的空间被充填有填料13。

在下文中，将参照图6A至图6D描述用于制造本公开的薄膜型电感器的方法。

用于制造薄膜型电感器的方法

参照图6A，首先，在支撑构件的至少一个表面上形成多个导电图案以制造线圈。可通过电镀法形成导电图案，但是不限于此。优选地通过钻孔、激光、喷沙、冲压等在支撑构件的中央部分处形成通孔。此外，在支撑构件的一部分中形成通路孔且利用导电材料充填所述通路孔，以形成电连接在支撑构件的背对的表面上形成的线圈的通路电极(未示出)。

参照图6B，在导电图案的上表面上设置被构造成与线圈的表面的形状一致的绝缘层。通过电沉积涂覆形成绝缘层，其中电沉积涂覆能够使绝缘层仅形成在包括金属的导电图案的表面上。电沉积涂覆的具体方法不仅限于实施例，例如，可通过阳离子电沉积涂覆形成绝缘层。优选地，将绝缘层形成为比在绝缘层下方的导电图案薄，且可通过设定电沉积电压控制绝缘层的厚度。在电沉积涂覆中，绝缘层的厚度生长在具有根据施加电压的厚度的绝缘层形成在导电图案的表面上的阶段中停止。此外，可使用允许施加电沉积涂覆的树脂(诸如环氧基树脂、丙烯酸树脂和尿烷基树脂等)，为了改善特性，可添加预定的添加剂。例如，为了改善与镀覆图案的粘附力、增强与填料的结合力、改善耐热特性、防止产生氧化物膜等，本领域技术人员可根据需要添加预定的添加剂。此外，在形成绝缘层之后，可通过施加UV法或加热法来使绝缘层固化。特别地，使用UV法可有效地防止由电沉积树脂颜料产生的绝缘层从上表面沿着侧表面被向下推。

参照图6C，可向其上形成有线圈的支撑构件的上侧和下侧提供具有磁特性的填料。不限制充填法，而是可通过堆叠磁性片的层叠法或通过等静压法(isostatic pressingmethod)的压缩来提供填料。这里，当在支撑构件的中央部分中形成通孔时，利用填料充填通孔的内部，且填料可与通孔的边缘及其附近直接接触。此外，可在相邻的导电图案之间设置填料，这是因为由于薄绝缘层仅设置在线圈的表面上而可确保允许填料渗入的额外空间。

参照图6D，可向包括填料的主体的外形施加预定切割以形成连接到线圈的暴露的引线部分的外电极。不限制形成外电极的方法，例如可使用镀覆法或浸渍法。

将省略根据上述示例性实施例的薄膜型电感器的特性的多余描述。

本公开所要解决技术问题之一在于设置具有均匀厚度的绝缘层，而在线圈表面的整个区域中没有产生空隙。

如上所提出的，根据本公开的示例性实施例，绝缘层没有设置在无需绝缘层的区域中且可靠地设置在需要设置绝缘层区域中而没有产生空隙，因此提高电感器的磁导率和可靠性。

虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims (17)

1.一种薄膜型电感器，包括：

主体，所述主体包括：支撑构件；线圈，包括设置在所述支撑构件的至少一个表面上的多个导电图案和形成在所述多个导电图案的表面上以与所述多个导电图案的所述表面的形状一致的绝缘层；和填料，具有磁特性且埋设所述线圈和所述支撑构件；以及

外电极，所述外电极电连接到所述线圈且设置在所述主体的外表面上，

其中，所述支撑构件包括至少两个边缘部分，所述边缘部分与所述填料直接接触，且所述填料充填彼此相邻的导电图案之间的空间。

2.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述绝缘层包括环氧基树脂、丙烯酸树脂和尿烷基树脂中的一种或更多种。

3.根据权利要求2所述的薄膜型电感器，其中，所述绝缘层还包括聚酰亚胺。

4.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述支撑构件的中央部分包括通孔，所述通孔的边缘与所述填料直接接触。

5.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，设置在所述线圈的所述多个导电图案中的各导电图案的上表面上的绝缘层的厚度等于或小于设置在所述线圈的所述多个导电图案中的各导电图案的侧表面上的绝缘层的厚度。

6.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述多个导电图案的平均高度在100μm至300μm的范围内。

7.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述多个导电图案包括第一导电图案和第二导电图案，断开部在设置在所述第一导电图案的侧表面上的第一绝缘层和设置在所述第二导电图案的侧表面上且面对所述第一绝缘层的第二绝缘层之间的空间中设置在所述支撑构件的表面上，以使所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分开，并且所述填料设置在所述断开部内。

8.根据权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述支撑构件包括与所述填料的材料相同的材料。

9.根据权利要求5所述的薄膜型电感器，其中，设置在所述线圈的所述多个导电图案中的各导电图案的上表面上的绝缘层的厚度与设置在所述线圈的所述多个导电图案中的各导电图案的侧表面上的绝缘层的厚度的比在0.95至1.0的范围内。

10.一种用于制造薄膜型电感器的方法，所述方法包括如下步骤：

在支撑构件的至少一个表面上形成多个导电图案，以形成线圈；

在所述线圈的表面上设置绝缘层，以与所述线圈的所述表面的形状一致；

在所述支撑构件的上表面和下表面上设置具有磁特性的填料，以形成埋设所述支撑构件和所述线圈两者的主体；以及

在所述主体的外表面上形成连接到所述线圈的外电极，

其中，所述绝缘层没有设置在所述支撑构件的边缘部分的表面上，并且所述支撑构件的所述边缘部分的所述表面与所述填料直接接触。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，设置所述绝缘层的步骤使用电沉积涂覆。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用电沉积涂覆设置所述绝缘层的步骤还包括使用紫外法使所述绝缘层固化。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电沉积涂覆是阳离子电沉积涂覆。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述绝缘层包括丙烯酸树脂或尿烷基树脂。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述绝缘层还包括聚酰亚胺树脂。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，利用填料充填彼此相邻的所述导电图案之间的空间。

17.根据权利要求10所述的方法，还包括在其上设置有所述线圈的所述支撑构件的中央部分中形成通孔且允许所述填料与所述通孔的边缘以及所述通孔的边缘附近接触的步骤。