CN108615598B

CN108615598B - 电感器

Info

Publication number: CN108615598B
Application number: CN201711142879.3A
Authority: CN
Inventors: 崔云喆
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: US20200219640A1; US10998115B2; CN108615598A; KR20180068203A; KR102680004B1; US20180166194A1; US10636554B2

Abstract

本发明提供一种电感器，所述电感器包括：支撑构件、设置在所述支撑构件的至少一个表面上并通过所述支撑构件支撑的多个导体图案以及插设在所述多个导体图案之中的彼此邻近的导体图案之间的绝缘结构，所述绝缘结构包括第一绝缘层和设置在所述第一绝缘层上的第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述导体图案的侧表面和上表面，所述第二绝缘层根据设置在所述第二绝缘层下面的所述导体图案的侧表面和上表面的外部形状沿着所述导体图案的所述侧表面和所述上表面连续地形成。

Description

电感器

本申请要求于2016年12月13日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0169878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

本公开涉及一种电感器，更具体地，涉及一种优点在于小尺寸和高电感的薄膜型功率电感器。

背景技术

随着信息技术(IT)的发展，已加速和期望设备的微型化和薄型化，并且已增加对小型和薄型装置的市场需求。

本公开提供一种电感器，具体地，一种功率电感器，所述功率电感器包括：基板，具有过孔，以可适于满足该技术趋势的需求；线圈，设置在基板的两个表面上且通过基板的过孔彼此电连接，以提供一种有具有大的高宽比的均匀线圈的电感器。然而，由于制造工艺的限制，形成具有大的高宽比的均匀线圈方面仍存在限制。

发明内容

本公开的一方面可提供一种在整体结构上能够具有结构稳定性和可靠性，同时包括具有高的高宽比的线圈的电感器。

根据本公开的一方面，一种电感器可包括：支撑构件；多个导体图案，设置在所述支撑构件的至少一个表面上，并通过所述支撑构件支撑；绝缘结构，插设在所述多个导体图案中的彼此邻近的导体图案之间，其中，所述绝缘结构包括第一绝缘层和设置在所述第一绝缘层上以覆盖所述导体图案的侧表面和上表面的第二绝缘层，所述第二绝缘层根据设置在所述第二绝缘层下面的所述导体图案的侧表面和上表面的外部形状沿着所述导体图案的所述侧表面和所述上表面连续地形成。

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电感器的截面图；

图2是根据本公开的示例性实施例的电感器的截面图；

图3是根据本公开的示例性实施例的电感器的截面图；

图4是根据本公开的示例性实施例的电感器的截面图；以及

图5是根据本公开的示例性实施例的电感器的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

在下文中，将顺序地描述根据本公开的示例性实施例的多个电感器，但不必然限于此。

图1是根据本公开的示例性实施例的电感器的截面图。

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和第二外电极(未示出)。

首先，将描述第一外电极和第二外电极。第一外电极和第二外电极可由具有优异导电性的金属形成。例如，第一外电极和第二外电极可由镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)、银(Ag)等中的一种或更多种或它们的合金等形成。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被限制。例如，第一外电极和第二外电极可使用浸渍法形成为字母C的形状。

接着，主体1可形成电感器的外观，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端表面和第二端表面以及在宽度(W)方向上彼此背对的第一侧表面和第二侧表面，且大体为六面体。然而，主体1不限于此。这里，主体在厚度方向上延伸的长度将被称为“厚度”或“高度”。

主体1可包含具有磁性质的磁性材料。例如，主体1中的磁性材料可以为铁氧体或者将磁性金属颗粒填充在或设置在树脂中的材料，其中，磁性金属颗粒可包含从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中选择的一种或更多种。

同时，支撑构件11、通过支撑构件11支撑的多个导体图案12和设置在导体图案12之间的绝缘结构13可与磁性材料一起被包括在主体1中。

首先，将描述支撑构件11。支撑构件11的用途为有助于更容易地形成较薄的线圈。支撑构件可以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、可将诸如玻璃纤维或无机填料的增强材料浸渍在其中以形成半固化片、ABF(ajinomoto build-up film)或FR-4等的树脂、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂或光可成像介电(PID)树脂等作为绝缘树脂。当支撑构件中包含玻璃纤维时，刚性可更优异。通孔可形成在支撑构件的中央部分中，且通孔中可填充有磁性材料，从而形成芯部。此外，支撑构件可包括从支撑构件的上表面贯穿到支撑构件的下表面的过孔(未示出)，且过孔可通过在支撑构件中加工通路孔并使用导电材料填充通路孔而形成。

接着，将描述通过支撑构件支撑的多个导体图案12。多个导体图案可彼此连接，以形成单个线圈，其中，线圈可具有例如螺旋形状，但线圈的具体形状不被限制。

导体图案12可形成在支撑构件的上表面和下表面二者上，且包括上导体图案12a和下导体图案12b。上导体图案和下导体图案可通过支撑构件中包括的过孔彼此电连接。

导体图案12中的每个导体图案可包括多个镀层。首先，如图1所示，导体图案12中的每个导体图案可包括第一导体层121和第二导体层122。

第一导体层121可由种子层形成，且种子层可被设置为接触支撑构件11。详细地，种子层可通过在支撑构件上执行无电镀法、溅射法等并执行蚀刻而形成。第一导体层可由各向同性的镀层形成，其中，导体图案在宽度方向上生长的程度和导体图案在厚度方向上生长的程度几乎彼此相等。第一导体层的高度可以为大约10μm至30μm，但不限于此。第一导体层的高度可由本领域技术人员考虑到电感器的总尺寸、所需电感等来适当地确定，并且就第一导体层由各向同性的镀层形成而言，对于大量增加第一导体层的高度的必要性低。

接着，第二导体层122可使用第一导体层作为种子层通过在第一导体层上执行电镀而形成。由于第二导体层形成为填充下面将描述的绝缘结构中的空间，因此绝缘结构的内壁可接触第二导体层的侧表面。第二导体层可由各向异性的镀层形成，其中，导体图案在宽度方向上生长的程度小于导体图案在厚度方向上生长的程度。尽管图1中示出了第二导体层由单个层形成的情况，但第二导体层还可由包括多个层的各向异性的镀层形成。

第二导体层的高度可为大约100μm至300μm，但不限于此。由于第二导体层的高度基本上等于电感器的导体图案的最终高度，因此为了在第二导体层中形成具有3.0或更大的高宽比(AR)的导体图案，可促进导体图案在厚度方向上的生长。

同时，绝缘结构13可设置在导体图案12彼此分开的空间中。绝缘结构13可在支撑构件上被设置为与通过导体图案形成的线圈的形状相对应的形状。绝缘结构13可用于防止彼此邻近的导体图案之间的短路，并防止电感器中邻近线圈的磁性材料之间的接触。

绝缘结构13可包括第一绝缘层131和设置在第一绝缘层131上的第二绝缘层132。第一绝缘层和第二绝缘层可具有彼此不同的形状，这将在下面详细地描述。

首先，在与厚度方向平行地切割绝缘结构时，第一绝缘层131的截面可具有矩形形状。第一绝缘层在电感器的长度方向上的长度(所述长度可被称为第一绝缘层的“宽度”)可以为大约10μm至30μm，但不限于此。

第一绝缘层131可包含环氧基复合物。例如，第一绝缘层可包含感光材料，感光材料为包含双酚基环氧树脂作为主要成份的永久型感光绝缘材料。

如图1所示，第一绝缘层131可由单个层形成。尽管未示出，但是第一绝缘层131可包括被设置为邻近支撑构件的第一绝缘层壁以及设置在第一绝缘层壁上的第二绝缘层壁。当第一绝缘层由双层形成时，第一绝缘层壁可包含能够通过剥离溶液被剥离的光可成像介电质(PID)材料。例如，第一绝缘层壁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份的感光材料，其中，环酮化合物可以为例如环戊酮等，具有羟基的醚化合物可以为例如聚丙二醇单甲醚等，但环酮化合物和醚化合物不限于此。可使用任何感光材料，只要其可通过剥离溶液容易地被剥离即可。第二绝缘层壁可包含与第一绝缘层壁不同的永久型感光绝缘材料。

在支撑构件上图案化和设置第一绝缘层131的顺序不被具体地限制，除了在完成导体图案中的第一导体层的形成之后图案化和设置第一绝缘层。因此，在第一绝缘层131在支撑构件上处于在支撑构件上彼此分开预定的间隔的状态下，第一导体层可定位在第一绝缘层131之间的敞开空间中。

与下面将描述的第一绝缘层131的接触第二绝缘层132的上表面不同，第一绝缘层的侧表面可接触导体图案12的与其邻近的侧表面。如图1所示，第一绝缘层的侧表面的形状可基本上平坦，但第一绝缘层还可具有预定的表面粗糙度以及波谷和波峰交替定位的结构。在这种情况下，可改善与导体图案的粘合强度。

第一绝缘层的高度不被具体地限制，但第一绝缘层可形成为定位得比导体图案中的与其邻近的第一导体层的上表面高。此外，第一绝缘层的高度可与接触第一绝缘层的导体图案的高度的1/3相等或比接触第一绝缘层的导体图案的厚度的1/3厚。

当第一绝缘层具有使得第一绝缘层被定位为比与其邻近的第一导体层的上表面低的高度时，会难以完全消除与其邻近的导体图案之间的空隙(绝缘层不适当地填充的状态)，且第一绝缘层的高度越薄，导体图案中的各向异性的镀层的图案弯曲现象的可能性越高，或者将增大导体图案之间的空隙分布。此外，第一绝缘层的高度可比接触第一绝缘层的导体图案的高度的1/3厚或者与接触第一绝缘层的导体图案的高度的1/3相等。通过实验已发现，在这种情况下，无论线圈的AR如何，各个导体图案之间产生空隙的风险可基本上或完全地被消除。

同时，第一绝缘层可形成为定位得比导体图案中的与其邻近的第一导体层的上表面高，此时，第一绝缘层的高度可与接触第一绝缘层的导体图案的高度的9/10相等或比接触第一绝缘层的导体图案的高度的9/10薄。这意味着第一绝缘层的高度不会超过与其邻近的导体图案的高度的90％。当第一绝缘层的高度超过与其邻近的导体图案的高度的90％，同时导体图案通过电镀法形成在第一绝缘层之间的空间时，会出现由支撑构件支撑的第一绝缘层的弯曲或坍塌等，使得结构上难以确保可靠性。

接着，第二绝缘层132可设置在第一绝缘层的上表面上，以覆盖设置在第二绝缘层132下面的导体图案的侧表面和上表面。

由于第二绝缘层132被设置为包覆设置在第二绝缘层132下面的导体图案的侧表面和上表面，因此第二绝缘层可在完成导体图案的形成之后而形成。

如图1清楚地示出，第二绝缘层可根据导体图案的侧表面和上表面的外部形状沿着导体图案的侧表面或上表面连续地形成。在结构上，当导体图案的侧表面接触与其邻近的绝缘结构时，导体图案的下部的侧表面可接触第一绝缘层，但导体图案的上部的侧表面可接触第二绝缘层。

第二绝缘层可形成为具有整体均匀的厚度，第二绝缘层的厚度为大约1μm至3μm。在第二绝缘层的厚度比1μm薄的情况下，当在绝缘线圈上填充或堆叠磁性材料然后压制或固化磁性材料时，第二绝缘层会破损，使得会出现由于磁性材料与导体图案之间的接触导致的波形缺陷，并且，在第二绝缘层的厚度比3μm厚的情况下，其中可设置磁性材料的剩余空间可能不足，使得在增加电感方面会存在限制。

此外，第二绝缘层的最小厚度和最大厚度之间的厚度偏差可以为1μm或更小，并且，在特定区域中的厚度偏差大于1μm的情况下，会出现第二绝缘层过分地生长，或者可能存在不完全被绝缘的部分，这会对改善电感有负面影响，或者导致波形缺陷。

形成第二绝缘层的方法不被具体地限制，只要第二绝缘层可根据通过第二绝缘层而绝缘的导体图案的外部形状均匀地设置即可。例如，第二绝缘层可通过化学气相沉积(CVD)法形成。

可在第二绝缘层中使用任何材料，只要其可形成由聚合物形成的均匀绝缘膜即可。第二绝缘层的材料的示例可包括聚对二甲苯、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，或苝基(perylene based)化合物的树脂。具体地，第二绝缘层可包含苝基化合物，并且通过使苝基化合物包含在第二绝缘层中，可通过化学气相沉积法实现均匀且稳定的绝缘层。

接着，图2是根据本公开的示例性实施例的电感器200的截面图。图2的电感器200与图1的电感器相比，每个导电图案的结构不同。为了方便解释，将省略图2的电感器中的与图1的电感器中的组件相同的组件的重复描述，且相同的组件将通过相同的标号来指示。

参照图2，第一导体层121可包括多个层，即，第一内导体层121a和第一外导体层121b。第一内导体层和第一外导体层二者可由各向同性的镀层形成，且它们在宽度方向和高度方向上的镀覆生长率可几乎彼此相等。

第一内导体层可基本上用作每个导体图案的种子层，且作为各向同性的镀层的第一外导体层121b和作为各向异性的镀层的第二导体层122可设置在种子层上。

在这种情况下，可确保种子层具有比图1的种子层的截面区域宽的截面区域，使得在种子层上形成各向异性的镀层时，可进一步增大线圈的AR。

接着，图3是根据本公开的示例性实施例的电感器300的截面图。图3的电感器300与图1的电感器相比，每个导电图案的结构不同。为了方便解释，将省略图3的电感器中的与图1的电感器中的组件相同的组件的重复描述，且相同的组件将通过相同的标号来指示。

参照图3，示出了图1的第二导体层包括多个层的情况。首先，初级第二导体层122a向上形成到比绝缘结构中的接触第二导体层的侧表面的第一绝缘层的形成高度低的高度，次级第二导体层122b再形成在初级第二导体层122a上。在这种情况下，镀层的形状的具体组合不被限制。例如，初级第二导体层122a可由与第一导体层121的各向同性的镀层类似的各向同性的镀层形成。然而，次级第二导体层122b还可由各向异性的镀层等形成。该组合可由本领域技术人员考虑到工作条件或所需特性而适当地选择。当第二导体层包括多个层时，第二导体层中包括的诸如初级第二导体层和次级第二导体层等的多个镀层之间的边界线可通过扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)等观察。

接着，图4是根据本公开的示例性实施例的电感器400的截面图。图4的电感器与图3的电感器的不同之处在于初级第二导体层122a定位为比绝缘结构13中的第一绝缘层131高。这样定位的原因在于初级第二导体层由各向异性的镀层形成且这一各向异性的镀层可具有使得彼此邻近的各向异性的镀层之间不会发生短路的高度。同时，尽管未示出，但是为了形成初级第二导体层122a，例如，可另外设置具有其中的支撑绝缘层具有与第一绝缘层的性质基本相同的形状但其宽度比第一绝缘层的宽度窄的结构的单独的支撑绝缘层，然后可将初级第二导体层镀覆为使得支撑绝缘层的侧表面接触初级第二导体层的侧表面。然后，可选择性地去除支撑绝缘层。在这种情况下，选择性地去除支撑绝缘层的方法不被限制。例如，可使用CO₂激光，或者可使用能够选择性地去除支撑绝缘层的剥离溶液。

通过图3或图4中示出的电感器，可有效地增大线圈的AR，且可完全防止空隙的产生。

如上所述，由于根据本公开的各种示例性实施例的电感器包括具有均匀且纤薄厚度的绝缘结构，因此可形成与根据现有技术的电感器相比具有高的高宽比(AR)的线圈。具体地。由于绝缘结构中的第二绝缘层形成为薄的厚度，因此根据线圈图案的形状，可确保主体中包含磁性材料的空间尽可能的宽。将参照图5对其进行详细的描述。

图5是根据本公开的示例性实施例的作为图1的电感器的变型示例的电感器500的截面图。为了方便解释，将省略图5的电感器中的与图1的电感器中的组件相同的组件的重复描述，且与图1的电感器中的组件相同的组件将通过与图1中的标号相同的标号来指示。

参照图5，就电感器500中的彼此邻近的导体图案之间的分隔距离而言，导体图案的上部区域中的分隔距离大于导体图案的下部区域中的分隔距离。当然，在导体图案的最下部区域(即，导体图案与支撑构件的接触区域)中的导体图案之间的分隔距离可基本上等于第一绝缘层的宽度。然而，在导体图案的上部区域中(具体地，导体图案的上表面所设置的区域中)的导体图案之间的分隔距离可大于设置在其上的第二绝缘层之间的分隔距离。这基本上是由于导体图案的结构差异而导致的。具体地，沿着导体图案的边缘设置在导体图案的外表面上的第二绝缘层可足够薄，可在彼此邻近的第二绝缘层之间确保剩余空间P。作为示例，参照图5，连接第二导体层122的上表面与第二导体层122的侧表面的边缘可形成为弯曲的。

可将磁性材料另外填充在剩余空间P中，结果，可增大电感器的磁导率和电感。

如上阐述，根据本公开的示例性实施例，可提供一种能够防止由于彼此邻近的线圈图案之间的连接而出现短路缺陷同时在构造线圈时防止彼此邻近的线圈图案之间的空间中产生空隙且具有高的高宽比的电感器。

虽然以上已示出和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公开的范围的情况下，可做出变型和改变。

Claims

1.一种电感器，包括：

支撑构件；

多个导体图案，设置在所述支撑构件的至少一个表面上，并通过所述支撑构件支撑；以及

绝缘结构，插设在所述多个导体图案中的彼此邻近的导体图案之间，所述绝缘结构包括第一绝缘层和设置在所述第一绝缘层上的第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述导体图案的侧表面和上表面，所述第二绝缘层根据设置在所述第二绝缘层下面的所述导体图案的所述侧表面和所述上表面的外部形状沿着所述导体图案的所述侧表面和所述上表面连续地形成，

其中，所述第二绝缘层的最外侧表面布置为比所述第一绝缘层的最外侧表面靠内，或者所述第二绝缘层的最内侧表面布置为比所述第一绝缘层的最内侧表面靠外。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导体图案包括第一导体层和第二导体层，并且所述第一导体层为接触所述支撑构件的一个表面的种子层且由各向同性的镀层形成。

3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述第一导体层的上表面定位为比所述第一绝缘层的上表面低。

4.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述第二导体层设置在所述第一导体层的上表面上并由各向异性的镀层形成。

5.根据权利要求1所述的电感器，其中，从所述支撑构件的一个表面到通过所述支撑构件支撑的所述第一绝缘层的上表面的距离大于或等于接触所述第一绝缘层的所述导体图案的厚度的1/3。

6.根据权利要求5所述的电感器，其中，从所述支撑构件的所述一个表面到通过所述支撑构件支撑的所述第一绝缘层的所述上表面的所述距离小于或等于接触所述第一绝缘层的所述导体图案的厚度的9/10。

7.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述第一绝缘层的平均宽度比所述第二绝缘层的平均宽度宽。

8.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述第一绝缘层包含环氧基树脂，以及所述第二绝缘层包含苝基树脂。

9.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导体图案具有3.0或更大的高宽比。

10.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导体图案的平均高度在从100μm至300μm的范围内。

11.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导体图案包括第一导体层、第二导体层和第三导体层的至少三个导体层，

所述第一导体层为接触所述支撑构件的一个表面的种子层，并由各向同性的镀层形成，

所述第二导体层包覆所述第一导体层的外表面，并由各向同性的镀层形成，

所述第三导体层包覆所述第二导体层的外表面，并由各向异性的镀层形成，且

所述第一绝缘层和所述第二绝缘层接触所述第三导体层的侧表面。

12.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述导体图案包括包括第一导体层、第二导体层和第三导体层的至少三个导体层，

所述第二导体层包覆所述第一导体层的外表面，并由各向异性的镀层形成，

所述第三导体层设置在所述第二导体层上，并由各向异性的镀层形成，且

其中，所述第二绝缘层仅接触所述第三导体层的外表面，或者同时接触所述第二导体层和所述第三导体层的外表面。

13.根据权利要求1所述的电感器，其中，彼此邻近的所述第一绝缘层之间的空间填充有所述导体图案。

14.根据权利要求1所述的电感器，其中，彼此邻近的所述第二绝缘层之间存在剩余空间，且磁性材料填充在所述剩余空间中。

15.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述支撑构件包括从所述支撑构件的一个表面贯穿到所述支撑构件的另一表面的过孔，且所述过孔使设置在所述支撑构件的一个表面上的导体图案与设置在所述支撑构件的另一表面上的导体图案彼此电连接。

16.根据权利要求2所述的电感器，其中，连接所述第二导体层的上表面与所述第二导体层的侧表面的边缘形成为弯曲的。