CN108281261A - 电感器及制造电感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电感器及制造电感器的方法。所述电感器包括：主体，包括支撑构件、线圈和包封剂；以及外电极，位于所述主体的外表面上。所述主体中的所述线圈可形成为使得连续形成多个线圈图案，其中所述线圈图案包括第一线圈层和第二线圈层，并且所述包封剂在相邻的线圈图案之间向下延伸，以位于相邻的线圈图案的第一线圈层之间。

Description

电感器及制造电感器的方法
本申请要求于2017年1月6日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0002463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被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种电感器及用于制造该电感器的方法，更具体地，涉及一种尺寸小且电感高的薄膜型功率电感器及用于制造该薄膜型功率电感器的方法。
背景技术
电子装置的微型化和薄型化已经加速并增大了对诸如电感器的小的、薄的电子组件的市场需求。
韩国专利公开第10-1999-0066108号提供了一种功率电感器，该功率电感器包括具有适用于当前技术趋势的导通孔的基板以及设置在基板的两个表面上并且通过基板的导通孔彼此电连接的线圈，以提供具有大厚宽比的均匀线圈的电感器。然而，由于制造工艺的限制，导致形成具有大厚宽比的均匀线圈的能力仍然受到限制。
发明内容
本公开的一方面可提供一种改善了具有高的厚宽比的线圈的对准的电感器，并且提供一种用于制造该电感器的方法。
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、通过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。外电极可位于主体的相应的外表面上。所述线圈可包括多个线圈图案，其中，所述多个线圈图案中的每个包括第一线圈层和位于所述第一线圈层上的第二线圈层。所述包封剂可包含磁粉并且可填充相邻的线圈图案之间的空间。所述包封剂可在相邻的线圈图案之间向下延伸，以位于相邻的线圈图案的第一线圈层之间。
根据本公开的另一方面，一种用于制造电感器的方法可包括以下步骤。可制备包括导通孔的支撑构件。可在所述支撑构件的至少一个表面上和在所述导通孔中形成导电金属层。可在所述支撑构件的一个表面上将所述导电金属层分层。可在所述支撑构件的所述一个表面上形成第一金属层。可在所述第一金属层上设置绝缘体。可将所述绝缘体图案化为多个分隔壁。可在所述分隔壁之间的空间中形成第二金属层。可同时去除所述绝缘体和所述第一金属层的设置在所述绝缘体下面的至少一部分。可涂覆绝缘层以完全包围所述第二金属层和所述第一金属层的设置在所述第二金属层下面的暴露的表面。可填充包封剂以包封所述第一金属层和所述第二金属层。可在所述包封剂的相应的外表面上形成外电极。
根据本公开的另一方面，一种用于制造电感器的方法可包括：在支撑构件的表面上形成第一镀层；在位于图案化的绝缘体的分隔壁之间的空间中的所述第一镀层上形成第二镀层；去除所述第一镀层的没有被所述第二镀层覆盖的至少一部分；用包封剂包封所述第一镀层和所述第二镀层，使得所述包封剂向下延伸，以位于相邻的第一镀层之间；以及在所述包封剂的相应的外表面上形成外电极。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性透视图；
图2是沿着图1的I-I'线截取的截面图；
图3A至图3D是示意性示出作为对比示例的根据现有技术的用于制造薄膜电感器的一般方法的工艺图；以及
图4A至图4I是示意性示出根据本公开的示例性实施例的用于制造电感器的方法的示例的工艺图。
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的描述。
将描述根据本公开的示例性实施例的电感器及用于制造该电感器的方法，但所述电感器及用于制造该电感器的方法不必然局限于此。
电感器
图1是根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性透视图。图2是沿着图1的I-I'线截取的截面图。
参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例的电感器100可以包括主体1以及设置在主体的相应的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。
第一外电极21和第二外电极22可包含具有优异的导电性的金属(包括例如镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等或者它们的合金等)。用于形成第一外电极和第二外电极的方法以及第一外电极和第二外电极的具体形状不受限制。例如，可以使用浸渍方法以“C”形状形成第一外电极和第二外电极。
主体1可提供电感器的外型，并且可具有在厚度(T)方向上彼此背对的上表面和下表面、在长度(L)方向上彼此背对的第一表面和第二表面以及在宽度(W)方向上彼此背对的第三表面和第四表面。主体1可具有大体六面体的形状，但不限于此。在此将主体在厚度方向上延伸的尺寸称为“厚度”或“高度”。
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。
包封剂13可包含磁性颗粒(或称为磁粉)。磁性颗粒可由例如选自于由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中的一种或更多种或者铁氧体形成。包封剂可由其中磁性颗粒填充在树脂中的磁性颗粒-树脂复合物形成。
支撑构件11被设置为更薄且更容易形成线圈。支撑构件可为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、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)作为绝缘树脂。在支撑构件中包括玻璃纤维可以改善刚性。
通孔H可形成在支撑构件的中央部分中。通孔可使用具有磁特性的材料来填充，从而形成芯部。
支撑构件可包括从支撑构件的上表面穿透到支撑构件的下表面的穿透通孔11a，穿透通孔11a可通过在支撑构件中加工出导通孔并在导通孔中填充导电材料而形成。
线圈12可被支撑在支撑构件的上表面和下表面上，并且可包括多个线圈图案121。每个线圈图案121可包括第一线圈层121a和设置在第一线圈层上的第二线圈层121b。
第一线圈层121a可基于第二线圈层起到种子层的作用。通常，种子层可具有其整个外表面被设置在其上的镀层覆盖的结构。然而，对于根据本公开的电感器的线圈图案的第一线圈层，仅其上表面可被设置在其上的第二线圈层完全覆盖，其侧表面的至少一部分不被设置在其上的第二线圈层覆盖，而是可替代地被具有磁特性的包封剂13覆盖。当然，可在线圈图案上另外涂覆绝缘层，以使包封剂中的磁性颗粒与线圈图案之间绝缘。由于第一线圈层的上表面与第二线圈层的下表面接触，并且第一线圈层的侧表面没有被第二线圈层覆盖，所以第一线圈层的上表面的宽度可与第二线圈层的下表面的宽度大体相等。
参照图2，相邻的第一线圈层之间的平均距离L1可与相邻的第二线圈层之间的平均距离L2大体相等，意味着包括第一线圈层和第二线圈层的线圈图案的厚宽比可以充分地增大。这里，“大体相等”意味着差异在当一个层用作用于例如通过激光修整法修整另一层的掩模时将预期到的变化量之内。通常，设置为与支撑构件接触的种子层之间的平均距离比设置在种子层上的镀层之间的平均距离大。在这种情况下，使镀层之间的距离均匀地保持在预定水平或更高的水平是非常困难的。因此，在使镀层在厚度方向上生长的方面存在限制，使得不能充分地增大厚宽比。
不同于现有技术，由于第一线圈层之间的平均距离和第二线圈层之间的平均距离彼此大体相等，所以线圈图案的厚宽比可均匀地且稳定地增大。详细地，线圈的厚宽比可以是大于等于2且小于等于20。当厚宽比小于2时，改善线圈的电性质等的效果会不充分。当厚宽比大于20时，形成线圈图案的工艺会遇到诸如以线圈图案的塌陷、支撑构件的翘曲的发生等为例的困难。
第一线圈层和第二线圈层可由彼此相同的材料形成，但更优选的是，第一线圈层和第二线圈层可由彼此不同的材料形成。能够应用于第一线圈层和第二线圈层的材料的示例可以包括铜(Cu)、钛(Ti)、镍(Ni)、锡(Sn)、钼(Mo)、铝(Al)中的一种或更多种。特别地，优选的是第一线圈层包含钛(Ti)或镍(Ni)，设置在第一线圈层上的第二线圈层包含铜(Cu)。这是全部考虑了导电性、经济效率和工艺便利的应用示例。因此，第一线圈层和与第一线圈层的至少一部分接触的穿透通孔可由彼此不同的材料形成。类似地，第一线圈层可包含钛(Ti)或镍(Ni)，穿透通孔可包含铜(Cu)。在这种情况下，会在第一线圈层和穿透通孔之间存在边界表面，使得第一线圈层和穿透通孔可以不连续地设置。作为参考，在一般的电感器的结构中，穿透通孔和连接到穿透通孔的种子层同时且连续地形成，使得穿透通孔和种子层彼此不能区分。然而，在根据本公开的电感器中，由于穿透通孔和在穿透通孔上的第一线圈层通过彼此不同的工艺形成，所以穿透通孔和第一线圈层可以彼此区分开且不连续地形成。
包括第一线圈层和第二线圈层的线圈图案的表面可被绝缘层14涂覆。绝缘层14根据线圈图案的绝缘层14形成在其上的外表面的形状而形成，意味着绝缘层可以是均匀的且薄的。可以在绝缘层14中使用任何材料，只要该材料可以形成由聚合物形成的均匀绝缘膜即可。绝缘层14的材料的示例可以包括聚对二甲苯、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯氧基树脂、聚砜树脂和聚碳酸酯树脂或者苝基化合物的树脂。优选苝基化合物，因为可通过化学气相沉积法实现均匀且稳定的绝缘层。
下面描述用于制造上述电感器的示例性方法，从而将更详细地描述电感器的结构以及从该结构得到的技术效果。
用于制造电感器的方法
在描述根据本公开的示例性实施例的用于制造电感器的方法之前，将参照图3A至图3D描述根据现有技术的用于制造薄膜电感器的一般方法。
图3A示出了在其中形成有导通孔51的支撑构件5的上表面的至少一部分上形成铜种子层61。铜种子层61形成为连续地延伸到支撑构件的导通孔的内部。
图3B示出了在铜种子层61上另外形成铜镀层62。铜镀层通过各向异性镀覆形成以增大厚宽比。这会导致铜镀层的截面形状不均匀的问题，并且铜镀层形成为其具有大体蘑菇的形状。
图3C示出了形成绝缘层7以使包括铜种子层和铜镀层的线圈6的表面绝缘，并且使用具有磁特性的包封剂8来包封线圈和支撑构件。
图3D示出了在被包封剂包封的支撑构件和线圈上执行后整理工艺(finishingprocess)之后形成外电极91和外电极92。
当使用如上描述的一般方法形成薄膜电感器时，由于线圈不能均匀地生长，所以在增大线圈的厚宽比方面存在限制。
提供以下描述的根据本公开的示例性实施例的用于制造电感器的方法，以解决上述问题并且可以显著地将线圈的厚宽比增大至约大于等于2且小于等于20。此外，该方法可防止由于设置在线圈镀层下面的线圈种子层的位置和线圈镀层的形成位置未对准而发生的问题，同时形成线圈镀层，线圈镀层发挥着关键作用，特别是增大线圈的厚宽比。将参照图4E对对准的说明进行详细描述。
图4A至图4I是示出了根据本公开的示例性实施例的用于制造电感器的方法的示例的工艺图。这里，为了便于说明，将使用相同的附图标号来描述与图3中的组件对应的组件。
参照图4A，在制备其中形成有导通孔51的支撑构件5之后，可以形成填充在导通孔中以形成穿透通孔52的铜种子层。铜种子层可指形成在支撑构件的上表面上并形成在导通孔中的导电金属层。在这种情况下，导电金属层的材料不限于铜。
参照图4B，除了在图4A中形成的铜种子层的穿透通孔，可将设置在支撑构件的上表面上的导电金属层分层。然后，可在导电金属层被分层的位置上形成第一金属层61(或称为第一镀层61)。用于形成第一金属层的方法不受限制，只要可形成均匀且薄的金属层即可。例如，可以使用溅射法、化学镀铜法、化学气相沉积(CVD)法等。第一镀层的厚度可由本领域技术人员通过设计而合适地确定。例如，第一镀层的厚度可以大于等于50nm且小于等于1μm，但没有具体地限制。第一金属层的材料没有具体地限制，只要该材料具有导电性即可。然而，考虑到下面将描述的部分去除第一金属层，优选地，第一金属层包含钛(Ti)或镍(Ni)作为主要成分，以显著减少将保留的第一金属层。
图4C示出了在第一金属层上设置绝缘体R。绝缘体可包含环氧树脂基化合物。例如，绝缘体可包含含有双酚基环氧树脂作为主要成分的感光材料，该感光材料为永久型感光绝缘材料。此外，绝缘体也可具有其中层叠有多个绝缘片的结构。
图4D示出了使绝缘体图案化以具有多个分隔壁图案。用于使绝缘体图案化的方法可以是印刷法、光刻法等，但该方法不限于此。例如，期望的分隔壁图案可以通过对绝缘体执行选择性曝光和显影而形成。分隔壁图案可以形成为具有大约100的显著高的厚宽比，意味着与分隔壁图案的宽度相比，分隔壁图案的厚度明显大，使得下面描述的线圈可具有精细的线宽度。
图4E示出在图4D中形成的分隔壁图案之间形成第二镀层62。在这种情况下，由于第一镀层相对于第二镀层起种子层的作用，所以第一镀层和第二镀层之间的对准是重要的。根据本公开的用于制造电感器的方法，由于第一镀层连续地设置在支撑构件的上表面上，所以分隔壁图案的开口或第二镀层的形成位置不受具体地限制。因此，可容易地使包括第一镀层和第二镀层的线圈图案6之间具有精细的线宽度。在图4E中，当第二镀层的上表面被定位成比与第二镀层的侧表面接触的分隔壁图案的上表面高时，为了防止相邻的第二镀层之间的短路，需要抛光第二镀层。抛光方法可以为机械抛光法或者化学抛光法。该抛光法可以由本领域技术人员根据设计要求做出合适的改变。同时，当第二镀层的上表面被定位成比与第二镀层的侧表面接触的分隔壁图案的上表面低从而被底镀(underplate)时，上述抛光工艺可以省略。
图4F示出了同时去除绝缘体和设置在绝缘体下面的第一镀层。这里，在第一镀层中，不去除设置在第二镀层下面的第一镀层。用于去除绝缘体和第一镀层的方法可以为例如激光修整法，但不限于此。
图4G示出了冲洗从图4F去除的绝缘体和设置在绝缘体下面的第一镀层后的残余物。包括第二镀层和设置在第二镀层下面的第一镀层的线圈图案可以具有与绝缘体的分隔壁图案的开口对应的形状。因此，第一镀层和第二镀层的截面在厚度方向上不改变，但是可形成为彼此大体相等，使得线圈图案的厚宽比可以显著地增大，并且电感器的整体尺寸也可以被小型化。
图4H示出了使用聚合物树脂7涂覆包括第一镀层和第二镀层的线圈图案6的外表面。例如，可以使用化学气相沉积(CVD)法或者可以使用溅射法，但是用于涂覆线圈图案的外表面的方法没有具体地限制。例如为苝树脂的聚合物树脂可以用于防止相邻的线圈图案之间的短路。
图4I示出了在使用具有磁特性的包封剂8包封线圈和支撑构件并且切割被包封剂包封的支撑构件和线圈作为后整理工艺之后形成外电极91和外电极92。
除了上面描述的描述之外，省略了与根据本公开的示例性实施例的上述电感器的特征重复的特征的描述。
根据上述的电感器以及用于制造电感器的方法，线圈的厚宽比可以显著地增大，并且线圈图案之间可以具有精细的线宽度，使得电感器可以小型化。具体地，可以通过降低具有形成均匀的线圈图案所需的分隔壁图案的绝缘体的开口与在开口中填充线圈图案所需的种子层之间的对准的灵敏度，来完全解决不对准问题。因此，电感器的制造成品率可以增大，从而由于制造成品率的增大而可以保证成本竞争力。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，通过在配置具有高的厚宽比的线圈时改善线圈的对准，可以增大具有高电感和小尺寸的电感器的产量。
尽管上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下进行修改和变型。

Claims (20)

1.一种电感器，所述电感器包括：
主体，包括支撑构件、通过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，位于所述主体的相应的外表面上，
其中，所述线圈包括多个线圈图案，所述多个线圈图案中的每个包括第一线圈层和位于所述第一线圈层上的第二线圈层，
所述包封剂包含磁粉，并且填充所述多个线圈图案中的相邻的线圈图案之间的空间，以及
所述包封剂在相邻的线圈图案之间向下延伸，以位于相邻的线圈图案的第一线圈层之间。
2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈图案的表面被绝缘层涂覆。
3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述绝缘层的形状取决于所述线圈图案的所述绝缘层涂覆于其上的外表面的形状。
4.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述绝缘层包含苝。
5.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述包封剂填充位于相邻的线圈图案上的绝缘层之间的空间。
6.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述第一线圈层的上表面的宽度与所述第二线圈层的下表面的宽度大体相等。
7.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈的厚宽比为2至20。
8.根据权利要求1所述的电感器，其中，相邻的第一线圈层之间的平均距离与相邻的第二线圈层之间的平均距离大体相等。
9.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述第一线圈层和所述第二线圈层由彼此不同的材料形成。
10.根据权利要求9所述的电感器，其中，所述第一线圈层包含钛、镍和钼中的至少一种，所述第二线圈层包含铜。
11.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述支撑构件包括导通孔、填充所述导通孔并包括具有导电性的材料的穿透通孔，所述穿透通孔与位于所述穿透通孔上的所述第一线圈层的下表面不连续。
12.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述穿透通孔的材料与所述第一线圈层的材料不同。
13.一种用于制造电感器的方法，所述方法包括：
制备包括导通孔的支撑构件；
在所述支撑构件的至少一个表面上和在所述导通孔中形成导电金属层；
在所述支撑构件的一个表面上将所述导电金属层分层；
在所述支撑构件的所述一个表面上形成第一镀层；
在所述第一镀层上设置绝缘体；
将所述绝缘体图案化为多个分隔壁；
在所述分隔壁之间的空间中形成第二镀层；
同时去除所述绝缘体和所述第一镀层的设置在所述绝缘体下面的至少一部分；
涂覆绝缘层以完全包围所述第二镀层和所述第一镀层的设置在所述第二镀层下面的暴露的表面；
填充包封剂以包封所述第一镀层和所述第二镀层；以及
在所述包封剂的相应的外表面上形成外电极。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，设置所述绝缘体的所述步骤包括层叠多个绝缘片。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，通过使用激光修整来执行同时去除所述绝缘体和设置在所述绝缘体下面的所述第一镀层的所述步骤。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，填充所述包封剂的所述步骤包括使用所述包封剂填充所述第一镀层和与所述第一镀层相邻的另一第一镀层之间的空间。
17.一种用于制造电感器的方法，所述方法包括：
在支撑构件的表面上形成第一镀层；
在位于图案化的绝缘体的分隔壁之间的空间中的所述第一镀层上形成第二镀层；
去除所述第一镀层的没有被所述第二镀层覆盖的至少一部分；
用包封剂包封所述第一镀层和所述第二镀层，使得所述包封剂向下延伸，以位于相邻的第一镀层之间；以及
在所述包封剂的相应的外表面上形成外电极。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，
其上形成有所述第一镀层的所述支撑构件包括包含穿透通孔的导通孔，并且
所述第一镀层具有与所述第二镀层和所述穿透通孔不同的材料。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述去除步骤之后，所述第一镀层的宽度与所述第二镀层的宽度大体相等。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述去除步骤包括通过激光修整同时去除所述图案化的绝缘体和所述第一镀层的未被所述第二镀层覆盖的所述至少一部分。
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