CN108231332B

CN108231332B - 电感器

Info

Publication number: CN108231332B
Application number: CN201710669171.7A
Authority: CN
Inventors: 金材勋
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: US20180174729A1; KR101901700B1; CN108231332A; KR20180072483A; US10546679B2

Abstract

本发明提供一种电感器。所述电感器包括：主体，所述主体包括支撑构件、由所述支撑构件支撑的线圈以及包封所述支撑构件和所述线圈的包封剂，所述线圈包括彼此连续地连接的多个线圈图案，并且所述线圈图案的截面的至少一些部分呈波浪形形状；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并电连接到所述线圈。

Description

电感器

本申请要求于2016年12月21日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0176100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内容通过引用全部被包含于此。

技术领域

本公开涉及一种电感器，更具体地，涉及一种提供小尺寸和高电感的薄膜型电力电感器。

背景技术

根据信息技术(IT)的发展，设备的小型化和纤薄化已经加快，并且对于小、薄的装置的市场需求已经增加。

为了满足这种技术趋势的需求，接下来的公开内容提供一种如下的电力电感器：包括具有通路孔的基板以及设置在基板的两个表面上并且通过基板的通路孔彼此电连接的线圈，以提供具有高的纵横比的均匀的线圈的电感器。然而，由于制造工艺的限制，在形成具有高的纵横比的均匀的线圈时仍然存在限制。

发明内容

本公开的一方面可提供一种能够在提供具有高的纵横比的线圈的同时在整个结构中具有结构稳定性和可靠性的电感器。

根据本公开的一方面，一种电感器可包括：主体，包括支撑构件、由所述支撑构件支撑的线圈以及包封所述支撑构件和所述线圈的包封剂；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并电连接到所述线圈。所述线圈可包括彼此连续地连接的多个线圈图案，其中，所述线圈图案的截面的至少一些部分呈波浪形形状。

根据本公开的另一方面，一种电感器可包括：主体，包括支撑构件、由所述支撑构件支撑的线圈以及包封所述支撑构件和所述线圈的包封剂，所述线圈包括彼此连续地连接的多个线圈图案，并且所述线圈的线性区域的至少一些部分包括呈波浪形形状的截面；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并电连接到所述线圈。

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、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：

图1是根据本公开的示例性实施例的电感器的透视图；

图2是图1中的电感器中的线圈的俯视图；

图3A和图3B分别是线圈图案的截面形状为四边形形状以及线圈图案的截面呈波浪形形状的示图；

图4是沿着图1的线I-I’截取的截面图；

图5是图2的电感器的变型示例的示意性俯视图；以及

图6是图4的电感器的变型示例的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本公开的示例性实施例进行详细地描述。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的电感器，但本公开不必然受限于此。

图1是根据本公开的示例性实施例的电感器的透视图。

参照图1，根据示例性实施例的电感器100可包括主体1以及设置在主体的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。

主体1可形成电感器的外型，具有沿着厚度(T)方向彼此背对的上表面和下表面、沿着长度(L)方向彼此背对的第一端表面和第二端表面以及沿着宽度(W)方向彼此背对的第一侧表面和第二侧表面，并且大体上为六面体形状。然而，主体1不限于此。

主体1可包括支撑构件11、由支撑构件支撑的线圈12以及包封支撑构件和线圈的包封剂13。这里，包封剂可设置为同时嵌入或者包封支撑构件和线圈。

包封剂13可包含具有磁特性的磁性颗粒。包封剂13可由铁氧体或金属磁性颗粒填充在树脂中的材料形成，其中金属磁性颗粒可包含从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组选择的一种或更多种。

将描述由包封剂包封的支撑构件11。支撑构件11的目的是使线圈更薄并更容易地形成。支撑构件可以是由绝缘树脂形成的绝缘基板。这里，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，或浸有诸如玻璃纤维或无机填料的增强材料的树脂(例如半固化片、ABF(ajinomoto build-up film)树脂、FR-4树脂、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、可光成像介电(PID)树脂等)作为绝缘树脂。当支撑构件中包含玻璃纤维时，刚性可以是优异的。可在支撑构件的中央部分中形成通孔，并使用磁性材料填充该通孔，从而形成芯部。

现将描述与支撑构件一起由包封剂包封的线圈12。线圈12可形成在支撑构件的上表面和下表面两者上，并包括上线圈12a和下线圈12b，如图1中所示。上线圈和下线圈可通过穿过支撑构件的上表面和下表面的过孔或孔缝(V)彼此电连接。结果，上线圈和下线圈可彼此电连接以形成单个的线圈。

虽然未示出，但上线圈12a和下线圈12b中的每个可包括种子层和设置在种子层上的镀层，使得可在上线圈和下线圈中的每个中确认分界线。形成种子层的方法不限于此。例如，可通过在化学镀铜表面上形成抗蚀剂图案、执行蚀刻，然后剥离抗蚀剂形成种子层，或者可使用CO₂激光加工法形成种子层。在使用CO₂激光加工法的情况下，上线圈和下线圈中的线圈图案中的每个可包括种子层和设置在种子层上并具有与种子层的截面形状相同的截面形状的镀层。

此外，线圈12的上线圈和下线圈中的每个可包括多个线圈图案，并且多个线圈图案可彼此连续地连接，从而它们整体地形成单个线圈。例如，上线圈和下线圈中的每个可包括靠近线圈的芯的中央的最内线圈图案以及靠近芯的外侧部的最外线圈图案。

线圈中所包括的线圈图案的截面的至少一些部分可呈波浪形形状。这是为了改善由支撑构件支撑的线圈的结构可靠性。

将参照图2详细地描述呈波浪形形状的线圈图案的截面的至少一些部分。图2是从上方观察的图1中的电感器中的线圈的俯视图。

参照图2，线圈可交替地包括线性区域L和弯曲区域C，并通过线性区域和弯曲区域来构造连续的图案。

线圈图案的截面的至少一些部分可呈波浪形形状，其中“线圈图案的截面的至少一些部分”指的是通过切割连续形成的线圈图案的一些区域以与线圈和支撑构件之间的接触表面平行而获得的切割平面的至少一些部分。线圈和支撑构件之间的接触表面可设置为与主体1的沿着L-W方向的表面平行。

由于在具有如图2中所示的结构的线圈中，线圈图案的截面的至少一些部分可呈波浪形形状，因此可增大线圈图案与支撑构件的每线圈图案的单位长度的接触面积。结果，虽然线圈图案的纵横比(AR)增大，但仍可有效地防止由线圈图案的坍塌而导致的结构可靠性问题。将参照图3A和图3B描述在使线圈图案的截面的至少一些部分具有如上所述的波浪形形状的情况下，能够增大线圈图案与支撑构件的每线圈图案的单位长度的接触面积的原理。

示出了通常的线圈图案的截面的图3A示出了呈完全四边形形状的多个线圈图案(12’)，示出了根据本公开的示例性实施例的线圈图案(12)的截面的图3B示出了呈波浪形形状的多个线圈图案。当假定图3A和图3B的多个线圈图案的下表面由支撑构件支撑时，清楚的是，图3A的线圈图案与支撑构件的每线圈图案的单位长度P的接触面积小于图3B的线圈图案与支撑构件的每线圈图案的单位长度P的接触面积。

再参照图2，线圈图案的其中线圈图案的截面呈波浪形形状的区域被包括在线圈的线性区域中。原因在于：与弯曲区域相比，在线性区域中线圈图案的变形风险相对高。这涉及以下事实：如果线圈的宽度完全一致，则在线圈的线性区域L中的线圈图案与支撑构件的每线圈图案的单位长度P的接触面积小于在线圈的弯曲区域C中的接触面积。

线圈图案的截面呈波浪形形状的区域可基于芯的中央对称地设置在彼此面对的线性区域L中。

考虑到所需的特性，例如，电感器的尺寸、直流电阻(Rdc)值、线圈图案的纵横比等，本领域技术人员可适当地确定线圈图案的截面呈波浪形形状的区域的设置位置。

虽然未示出，但在弯曲区域中也可包括线圈图案的截面呈波浪形形状的区域。

波浪形形状不具体限制于此，只要波浪形形状具有波峰和波谷重复并因此正曲率半径和负曲率半径重复的结构即可。在这种情况下，波峰和波谷的具体形状不受限制。例如，波峰和波谷可形成为弯曲，或形成为具有尖点等。重要的是使波峰和波谷具有能够基于同一面积使线圈和支撑构件之间的接触面积增大的形状。

图4是沿着图1的线I-I’截取的截面图。参照图4，线圈12中的线圈图案可通过设置在线圈图案的表面上的绝缘体14跟与其相邻的另一线圈图案绝缘。

绝缘体14可由任何材料形成，只要其具有绝缘特性即可。例如，绝缘体可包含环氧基树脂、聚酰亚胺基树脂、苯氧基树脂、聚砜树脂、聚碳酸酯树脂和/或苝树脂。

可适当地确定绝缘体14的厚度。然而，绝缘体14的厚度可大于等于1μm且小于等于10μm。在绝缘体的厚度小于1μm的情况下，会由于绝缘膜的损坏而产生漏电流，并会在线圈之间发生短路，在绝缘体的厚度大于10μm的情况下，电感特性会劣化。虽然图4中示出了设置在彼此相邻的线圈图案之间的绝缘体完全填充线圈图案之间的从线圈图案的底部到顶部的整个空间的情况，但绝缘体不限于此。只要线圈图案的表面涂覆有绝缘体即可，例如，通过充分地减小绝缘体的厚度，在被绝缘体涂覆的线圈图案之间确保多余的空间的情况下，可在被确保的多余的空间中另外地填充包封剂。

接着，图5是图2的电感器的变型示例的俯视图。图5的电感器与图2的电感器不同之处在于：线圈的其中线圈图案的截面的至少一些部分呈波浪形形状的区域减小。

为了方便说明，将省略图5的电感器的与已经描述的图2的电感器的那些内容重复的内容的描述。

参照图5，线圈图案的截面呈波浪形形状的区域可被包括在线圈12’的线性区域中，但该区域被设置为基于线圈12’的芯的中央C彼此点对称。

由于在线圈的线性区域的连续长度不长或线圈的纵横比不大的情况下，使诸如线圈的图案的坍塌或弯曲等的可靠性劣化的因素相对少，因此可选择性地减小其中线圈图案的截面呈波浪形形状的区域的比例。

图6是图4的电感器的变型示例的截面图。图6的电感器与图4的电感器的不同之处在于：绝缘体的结构改变。

为了方便说明，将省略图6的电感器的与已经描述的图4的电感器的那些内容重复的内容的描述。

参照图6，涂覆在线圈图案上以使线圈图案跟与其相邻的线圈图案绝缘的绝缘体14’可包括绝缘墙15和设置在绝缘墙的上表面上的绝缘层16。

由于绝缘墙15具有绝缘墙填充彼此相邻的线圈图案之间的空间的结构，因此线圈图案的侧表面可与绝缘墙的侧表面实质接触。

绝缘墙15可具有整个开孔图案，线圈图案可镀覆并填充在开孔图案中。绝缘墙可在镀覆线圈图案时用作镀覆生长引导件，并且可通过绝缘墙显著地增大线圈图案的纵横比。例如，线圈的纵横比可大于等于1且小于等于8。如果线圈的纵横比小于1，则其不能满足近来朝向增大线圈的纵横比的趋势，可能不能充分地确保改善电特性的效果，例如，Rdc的减小等。此外，在纵横比大于8的情况下，可能难以均匀地控制线圈的镀覆偏差等。

由于图6示出了线圈的截面图，因此未示出绝缘墙15的至少一些区域根据线圈图案的接触绝缘墙15的形状而呈波浪形形状的情况。然而，由于绝缘墙15填充彼此相邻的线圈图案之间的空间，因此当彼此相邻的线圈图案的截面呈波浪形形状时，绝缘墙的开孔图案的至少一些区域也可呈波浪形形状。

当绝缘墙15的开孔图案的至少一些区域呈波浪形形状时，可改善绝缘墙的结构可靠性。

根据在有限的空间中增加线圈的匝数的技术趋势，当绝缘墙15用作线圈图案的镀覆生长引导件时具有高的纵横比。例如，绝缘墙的纵横比可大于等于10且小于等于30。当绝缘墙的纵横比小于10时，在增加线圈的匝数方面存在限制，当绝缘墙的纵横比大于30时，在工艺的技术方面可能难以实现绝缘墙的开孔图案。

如上所述，由于绝缘墙15具有显著或相对高的纵横比，因此在位于绝缘墙的开孔图案之间的种子层上执行镀覆时，为了获得镀层，绝缘墙可能不能保持最初的布置，而是可能弯曲或可能坍塌。绝缘墙的结构可靠性劣化的原因可以是例如填充在绝缘墙的开孔图案之间的镀层的界面强度减小等，但不限于此。

然而，根据本公开的示例性实施例，由于与电感器的线圈图案相邻的绝缘墙的开孔图案的至少一些部分呈波浪形形状，因此可增强绝缘墙和支撑绝缘墙的支撑构件之间的紧密结合。增强紧密结合的原理与增大线圈图案和支撑线圈图案的支撑构件之间的紧密结合的原理相同。

因此，即使绝缘墙具有高的纵横比，也可确保结构可靠性。

同时，绝缘墙15可由单层或双层形成，所述双层包括与支撑构件相邻设置的第一绝缘墙和设置在第一绝缘墙上的第二绝缘墙。当绝缘墙15由双层形成时，第一绝缘墙可包含能够通过剥离方案被剥离的可光成像介电(PID)材料。例如，第一绝缘墙可包含含有环酮化合物和具有羟基的醚化合物作为主要成分的感光材料，其中，环酮化合物可以是例如环戊酮等，具有羟基的醚化合物可以是例如聚丙二醇单甲基醚等。然而，环酮化合物和具有羟基的醚化合物不限于此。只要其可通过剥离方案容易地剥离，则可使用任何感光材料。设置在第一绝缘墙上的第二绝缘墙可包含永久型感光材料，例如含有双酚基环氧树脂作为成分的感光材料。当绝缘墙15由单层形成时，绝缘墙可包含双酚基环氧树脂作为永久型感光绝缘材料。

此外，绝缘墙15的上表面可设置为高于与其相邻的线圈图案的上表面。在这种情况下，从绝缘墙的上表面到与其相邻的线圈图案的上表面的距离越短，线圈的纵横比越高。同时，虽然未示出，但绝缘墙的上表面和与其相邻的线圈图案的上表面可具有彼此相同的高度。使绝缘墙的上表面和与其相邻的线圈图案的上表面具有相同的高度的方法不限于此。例如，可使用抛光法等。

接着，将描述设置在绝缘墙上的绝缘层16。根据内容，由于绝缘层16是添加的以使线圈图案的上表面绝缘的绝缘体，因此绝缘层的具体材料和形成绝缘层的方法不限于此。例如，绝缘层可包含可固化的环氧树脂，但绝缘层不限于此。此外，绝缘层可使用浸渍法、化学气相沉积法、溅射法等形成，但形成方法不限于此。

根据以上描述的本公开的示例性实施例，可稳定地形成包括具有高的纵横比的线圈的电感器，并使其在结构上得到改善，结果，可显著地改善Rdc特性等。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可提供包括具有高的纵横比的结构上稳定的线圈图案的电感器。

虽然上面已示出并描述了示例性实施例，但对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims

1.一种电感器，包括：

主体，包括支撑构件、由所述支撑构件支撑的线圈以及包封所述支撑构件和所述线圈的包封剂，所述线圈包括彼此连续地连接的多个线圈图案，并且所述线圈图案的至少一些部分在截面中呈波浪形以防止所述线圈图案坍塌；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上并电连接到所述线圈，

其中，所述截面与所述线圈和所述支撑构件的接触表面平行。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈包括多个线性区域和多个弯曲区域，所述线性区域和所述弯曲区域交替地设置以形成连续的图案。

3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述线性区域中包括的线圈图案的截面至少部分地呈波浪形形状。

4.根据权利要求3所述的电感器，其中，所述线性区域的第一区域中包括的线圈图案的长度长于所述线性区域的第二区域中包括的线圈图案的长度，在所述第一区域中，所述线圈图案的所述截面呈波浪形形状，在所述第二区域中，所述线圈图案的所述截面不呈波浪形形状。

5.根据权利要求2所述的电感器，其中，基于所述线圈的芯的中央，所述多个线性区域彼此面对，所述多个弯曲区域彼此面对。

6.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈图案跟与其相邻的线圈图案通过设置在所述线圈图案的表面上的绝缘体绝缘。

7.根据权利要求6所述的电感器，其中，所述绝缘体包括绝缘墙和设置在所述绝缘墙的上表面上的绝缘层。

8.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述绝缘墙填充接触所述绝缘墙的线圈图案之间的空间，所述绝缘墙的至少一部分在所述截面中呈波浪形。

9.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述绝缘墙的纵横比大于等于10且小于等于30。

10.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述绝缘墙的所述上表面的高度大于或等于接触所述绝缘墙的线圈图案的上表面的高度。

11.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述绝缘墙包含双酚基环氧树脂。

12.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈的纵横比大于等于1且小于等于8。

13.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈包括设置在所述支撑构件的一个表面上的上线圈以及设置在所述支撑构件的与所述支撑构件的所述一个表面背对的另一表面上的下线圈，所述上线圈和所述下线圈通过穿过所述支撑构件的过孔彼此电连接。

14.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述包封剂包含树脂和分散在所述树脂中的磁性粉末。

15.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈图案包括种子层和设置在所述种子层上的镀层，所述种子层具有与设置在所述种子层上的所述镀层相同的截面形状。

16.一种电感器，包括：

主体，包括支撑构件、由所述支撑构件支撑的线圈以及包封所述支撑构件和所述线圈的包封剂，所述线圈包括彼此连续地连接的多个线圈图案，并且所述线圈的线性区域的至少一些部分在截面中呈波浪形以防止所述线圈图案坍塌；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上并电连接到所述线圈，

17.根据权利要求16所述的电感器，其中，所述线圈的所述线性区域与所述线圈的至少一个弯曲区域相邻地设置。

18.根据权利要求16所述的电感器，其中，所述线圈的所述线性区域与所述线圈的两个弯曲区域相邻地设置。

19.根据权利要求16所述的电感器，其中，相邻的线圈图案通过包括绝缘墙的绝缘体彼此绝缘，所述绝缘墙的至少一部分在所述截面中呈波浪形。