CN109215972A - 薄膜型电感器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种薄膜型电感器，所述薄膜型电感器包括主体以及均设置在主体的外表面上的第一外电极和第二外电极。主体包括支撑构件、第一线圈、第二线圈、围绕支撑构件的磁性材料。第一线圈设置在支撑构件的上表面上，第二线圈设置在支撑构件的下表面上。支撑构件包括通孔和在支撑构件中的过孔电极。过孔电极的上表面和下表面中的至少一个的一部分与磁性材料相对。

Description

薄膜型电感器

本申请要求于2017年7月5日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0085288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

本公开涉及一种薄膜型电感器，具体地，涉及一种高容量功率电感器。

背景技术

由于在诸如智能电话和平板PC的移动装置中实现的高性能，所以可以提高AP速度，同时将要显示的图像的分辨率提高。由于在使用双核或四核中央处理单元(CPU)时功率使用的增加，所以主要用于DC-DC转换器和噪声滤波器的薄膜型电感器需要实现低DC电阻以及高电感。

此外，随着制造技术的发展，各种电子装置的小型化和薄型化正在加速。因此，在这样的电子装置中使用的薄膜型电感器也需要小型化和薄型化。

为制造小的、高容量的薄膜功率电感器，线圈需要高的高宽比，主体需要高度充填的磁性片。然而，即使实现了高的高宽比的线圈和高度充填的主体，为了实现在非常小的尺寸下的特性，需要进一步改善损耗特性。具体而言，在将上线圈连接到下线圈的过孔垫的情况下，虽然对整个DC电阻(Rdc)的影响不大，但是会通过在过孔垫附近的电极产生特性劣化。此外，即使薄膜型功率电感器被小型化，在减小过孔的尺寸方面也存在限制，因此随着薄膜型功率电感器被小型化，由过孔垫导致的片充填损失的比例倾向于更高。

发明内容

本公开的一方面提供了一种防止薄膜型功率电感器的容量损耗，同时保持并改善薄膜型功率电感器的电特性而不使工艺变得复杂的结构。

根据本公开的一方面，一种薄膜型电感器包括主体以及均设置在主体的外表面上的第一外电极和第二外电极。主体包括支撑构件、第一线圈和第二线圈以及围绕支撑构件的磁性材料。第一线圈具有第一端和第二端，并且被设置在支撑构件的上表面上。第二线圈具有第一端和第二端，并且被设置在支撑构件的下表面上。支撑构件包括通孔和形成在支撑构件中的过孔电极。过孔电极的上表面和下表面中的至少一个的一部分与磁性材料相对。

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是根据实施例的薄膜型电感器的示意性透视图；以及

图2是关于图1的区域A的W-T面的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本公开的实施例。在附图中，为了清楚起见，可以夸大或缩小组件的形状、尺寸等。

然而，本公开可以以很多不同的形式来举例说明，并不应该被解释为限于在此阐述的特定实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完整的，且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

在整个说明书中，将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可以直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”或直接“结合到”另一元件，或者可以存在介于它们之间的其它元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可以不存在介于它们之间的其它元件或层。相同的附图标记始终表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任意组合和全部组合。

将明显的是，虽然在这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是任何这样的构件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分区分开来。因此，在不脱离实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

为了方便描述，这里可使用诸如“在……之上”、“上”、“在……之下”以及“下”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件相对于另一或另外多个元件的关系。将理解的是，空间相对术语意图包括除了在图中描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，那么被描述为相对于其它元件或特征在“之上”或“上”的元件将随后被定向为相对于其它元件或特征在“之下”或“下”。因此，术语“在……之上”可以根据附图的具体方向包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置可以另外定向(旋转90度或在其它方位)，并且可以对这里使用的空间相对描述语做出相应的解释。

这里使用的术语仅描述具体实施例，本公开不限于此。如这里使用的，除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，表明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。

在下文中，将参照示出本公开的实施例的示意图来描述本公开的实施例。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可以估计所示出的形状的修改。因此，本公开的实施例不应被解释为局限于例如在这里示出的区域的具体形状，以包括制造导致的形状的改变。下面的实施例也可被单独构造、组合构造或部分组合构造。

以下描述的本公开的内容可以具有各种构造，且这里仅提出所需的构造，但不限于此。

在下文中，将描述根据实施例的薄膜型电感器，但实施例不限于此。

薄膜型电感器

图1是根据实施例的薄膜型电感器的示意性透视图，图2是关于图1的区域A的W-T面的示意性截面图。

参照图1和图2，根据实施例的薄膜型电感器100包括主体1、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。进一步，主体1包括形成主体1的外壳的磁性材料11、被磁性材料11密封的支撑构件12和线圈13。线圈13包括由支撑构件12的上表面支撑的第一线圈131和由支撑构件12的下表面支撑的第二线圈132。

第一外电极21和第二外电极22在主体1的长度(L)方向上彼此相对，并且分别电连接到第一线圈131和第二线圈132。第一外电极21和第二外电极22由具有优异导电性的材料形成。在图1中，第一外电极21和第二外电极22被示出为具有“C形状”，但实施例不限于此。可选地，第一外电极21和第二外电极22可以具有“L形状”，或者可以由底电极形成。第一外电极21和第二外电极22不需要具有相同的形状。例如，在实施例中，第一外电极21为C形状，第二外电极22为L形状。

主体1形成薄膜型电感器的外壳，并且可以包括在宽度(W)方向上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面、在长度(L)方向上彼此相对的第一端表面和第二端表面以及在厚度(T)方向上彼此相对的上表面和下表面。主体1的各个表面形成基本上六面体的形状，但实施例不限于此。

在主体1中包括的磁性材料11可以包括具有磁性性能的材料，并且可以通过填充例如铁氧体或金属基软磁材料来形成。铁氧体可以包括诸如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基铁氧体等已知的铁氧体材料。金属基软磁材料可以包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)、镍(Ni)和它们的合金组成的组中选择的一种或更多种。例如，金属基软磁材料可以包括Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒，但实施例不限于此。金属基软磁材料的颗粒尺寸可以是0.1μm或更大至20μm或更小，金属基软磁材料可包括在同时分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物中。

第一线圈131、第二线圈132和支撑构件12可被磁性材料密封。

第一线圈131和第二线圈132整体上具有螺旋形状，第一线圈131和第二线圈132中的每个可以具有第一端和第二端。第一线圈131的第一端131a连接到过孔电极14，以电连接到第二线圈132。第一线圈131的第二端131b电连接到第一外电极21。类似地，第二线圈132的第一端132a连接到过孔电极14，以电连接到第一线圈131；第二线圈132的第二端132b电连接到第二外电极22。第一线圈131和第二线圈132是形成在支撑构件12上同时被支撑构件12支撑的薄膜型线圈。第一线圈131的第一端131a的宽度可大于第一线圈131的本体中的每个线圈图案的宽度，第二线圈132的第一端132a的宽度可大于第二线圈132的本体中的每个线圈图案的宽度。尽管未具体地示出，但是第一线圈131和第二线圈132中的每个由种子层及设置在其上的镀层形成，线圈的高宽比(AR)基本上由镀层的厚度来确定。

第一线圈131的第一端131a包括第一过孔垫14a，第二线圈132的第一端132a包括第二过孔垫14b。作为第一线圈131和第二线圈132的分别与过孔电极14直接接触的区域的第一过孔垫14a和第二过孔垫14b中的每个是支撑穿过支撑构件12的过孔电极14的一部分。

第一过孔垫14a和第二过孔垫14b的截面具有去除了至少一部分的圆形的形状，例如，半圆形形状，或者其部分为圆形且具有比半圆形形状的面积大的面积的形状。换言之，第一过孔垫14a和第二过孔垫14b具有截圆形(truncated circle)的截面形状。通常，过孔垫具有圆形截面且具有比过孔电极的截面的面积大的面积。在实施例中，第一过孔垫14a和第二过孔垫14b的截面具有去除了一部分的圆形的形状，从而与过孔垫14a和14b的截面具有圆形形状的情况相比，可以确保与从圆形去除了的区域一样多的待用磁性材料11填充的自由空间。

支撑第一线圈131和第二线圈132的支撑构件12在中央具有通孔H，通孔H的内部填充有如上描述的磁性材料11，从而设置线圈的芯。

支撑构件12用于为线圈提供基板并用于适当地支撑线圈。在实施例中，支撑构件12以诸如PCB基板等的具有绝缘特性的板的形式来提供，但实施例不限于此。支撑构件12的厚度可以足以支撑线圈(例如，131和/或132)，例如，为约60μm。除通孔H之外，支撑构件12可以包括填充有导电材料的过孔电极14。过孔电极14的截面可以是基本上圆形，但实施例不限于此。可选地，过孔电极的截面可以具有截面积从支撑构件的外表面到中央变小的锥形形状、倒锥形形状或矩形柱形状。在过孔电极14的截面是基本上圆形的实施例中，过孔电极的直径为30μm或更大且100μm或更小。加工直径小于30μm的过孔会因工艺偏差而难以精确控制。当直径大于100μm时，过孔的内部可能不被导电材料完全填充，从而可能发生过孔的断路。

参照图2，过孔电极14的上表面(包括形成第一过孔垫14a的部分)的至少一部分可以与磁性材料11相对，过孔电极14的下表面(包括形成第二过孔垫14b的部分)的至少一部分可以与磁性材料11相对。在实施例中，以与图2中所示的方式不同的方式，过孔电极的上表面或下表面中的一个的一部分也可以设置成与磁性材料相对(未示出)。在这样的实施例中，过孔电极的至少一侧“与”磁性材料“相对”表示这样的结构：过孔电极的至少一个表面与磁性材料相对。必须注意的是，过孔电极的表面与磁性材料相对不一定表示所述表面与磁性材料直接接触，而是表示，可以将另外的绝缘材料置于所述表面与磁性材料之间。如上所述，由于过孔电极14的上表面和下表面中的至少一个的至少一部分与磁性材料相对，因此可显著地增大填充有磁性材料的空间。

第一线圈131的第一端131a和由磁性材料11形成的第一填充部111设置在过孔电极14的上表面上。第二线圈132的第一端132a和由磁性材料11形成的第二填充部112设置在过孔电极14的下表面上。第一填充部111和第二填充部112是主体1中的磁性材料11的一部分。

在传统的薄膜型电感器中，第一过孔垫、第一线圈的第一端、第二过孔垫和第二线圈的第一端位于第一填充部和第二填充部所处的区域中。此外，传统上，第一过孔垫和第二过孔垫具有与在上表面或下表面上设置的过孔电极的截面相同的截面，同时具有比过孔电极的面积大的面积。因此，在传统的薄膜型电感器中，第一过孔垫和第二过孔垫被设置成完全地覆盖过孔电极的上表面和下表面。

相比之下，在根据本公开的实施例的薄膜型电感器中，第一过孔垫14a和第二过孔垫14b设置成覆盖设置在下表面或上表面上的过孔电极14的上表面或下表面的一部分而不是全部。第一线圈131的第一端131a的截面的面积可等于或小于过孔电极14的截面的面积。第二线圈132的第一端132a的截面的面积可等于或小于过孔电极14的截面的面积。此外，过孔电极14的上表面或下表面的未被第一过孔垫14a和第二过孔垫14b覆盖的区域提供有设置在其中的磁性材料11。结果，与传统的薄膜型电感器相比，在保持DC电阻(Rdc)等的电特性的同时，可以显著减小磁性材料的填充损耗。因此，在薄膜型电感器中，第一过孔垫和第二过孔垫不必被制造成大的，从而可以提供防止过孔垫部造成磁性材料的填充损耗的结构。

返回参照图2，绝缘材料15设置在过孔电极14的上表面和与过孔电极14的上表面相对的磁性材料11(即，第一填充部的一部分)之间，绝缘材料15设置在过孔电极14的下表面和与过孔电极14的下表面相对的磁性材料11(即，第二填充部的一部分)之间。设置绝缘材料15以防止磁性材料11与线圈13之间发生短路，且在完全形成线圈之后涂覆线圈的表面以用于绝缘的同时设置绝缘材料15。形成绝缘材料15的方法不受具体限制，可以使用化学气相沉积(CVD)、溅射沉积等。用于绝缘材料的材料只要该材料具有绝缘性质就是足够的。例如，该材料可以包括亚苯基树脂或环氧树脂。这里，绝缘材料可被进一步设置。在这方面，当过孔电极自身或磁性材料自身具有能够实现过孔电极与磁性材料之间的绝缘的构造时，不需要包括另外的绝缘材料。

对于过孔电极14与第一线圈131和第二线圈132中的每个之间的位置关系，从过孔电极14的中心C1到第一线圈131的第一端131a(包括第一过孔垫)的中心C2的距离L1与从过孔电极14的中心C1到第二线圈132的第一端132a(包括第二过孔垫)的中心C3的距离L2基本相同，并且具有大于0的值。此外，L1和L2从过孔电极的中心延伸的方向彼此相反。

在上述薄膜型电感器中，即使当薄膜型功率电感器的尺寸被小型化时，也可以改善电感(Ls)和饱和电流(Isat)性能，而不损失片的电特性。

如上所述，根据实施例，即使当薄膜型功率电感器的尺寸被小型化时，薄膜型功率电感器也保持并改善Ls和Isat特性，而不损失片的电特性。

虽然以上已示出并描述了实施例，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，可做出修改和变型。

Claims (16)

1.一种薄膜型电感器，所述薄膜型电感器包括主体以及均设置在所述主体的外表面上的第一外电极和第二外电极，

所述主体包括：

支撑构件，具有通孔，

第一线圈，设置在所述支撑构件的上表面上，

第二线圈，设置在所述支撑构件的下表面上，所述第一线圈和所述第二线圈中的每个包括第一端和第二端，以及

磁性材料，围绕所述支撑构件；

其中，所述支撑构件包括在所述支撑构件中的过孔电极，以及

所述过孔电极的上表面和下表面中的至少一个的一部分与所述磁性材料相对。

2.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述过孔电极的所述上表面设置有所述第一线圈的所述第一端和所述磁性材料的第一填充部，所述过孔电极的所述下表面设置有所述第二线圈的所述第一端和所述磁性材料的第二填充部。

3.如权利要求2所述的薄膜型电感器，其中，绝缘材料设置在所述第一填充部与所述第一线圈的所述第一端之间以及所述第二填充部与所述第二线圈的所述第一端之间。

4.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第一线圈的所述第二端连接到所述第一外电极，所述第二线圈的所述第二端连接到所述第二外电极。

5.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第一线圈的所述第一端包括第一过孔垫，所述第一过孔垫的截面具有截圆形的形状。

6.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第二线圈的所述第一端包括第二过孔垫，所述第二过孔垫的截面具有截圆形的形状。

7.如权利要求1所述的薄膜型电感器，所述薄膜型电感器还包括绝缘材料，所述绝缘材料分别设置在所述过孔电极的所述上表面和所述下表面的部分和与所述上表面和所述下表面的所述部分相对的所述磁性材料之间的间隙中。

8.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述过孔电极的直径为30μm或更大且100μm或更小。

9.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述过孔电极的所述上表面直接连接到所述第一线圈的所述第一端。

10.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述过孔电极的所述下表面直接连接到所述第二线圈的所述第一端。

11.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第一线圈的所述第一端的截面的形状不同于所述过孔电极的截面的形状。

12.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第二线圈的所述第一端的截面的形状不同于所述过孔电极的截面的形状。

13.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第一线圈的所述第一端的截面的面积与所述过孔电极的截面的面积相同，或者所述第一线圈的所述第一端的截面的面积小于所述过孔电极的截面的面积。

14.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第二线圈的所述第一端的截面的面积与所述过孔电极的截面的面积相同，或者所述第二线圈的所述第一端的截面的面积小于所述过孔电极的截面的面积。

15.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述过孔电极的中心与所述第一线圈的所述第一端的中心之间的距离等于所述过孔电极的所述中心与所述第二线圈的所述第一端的中心之间的距离，所述第一线圈的所述第一端的所述中心和所述第二线圈的所述第一端的所述中心在自所述过孔电极的所述中心起相反的方向上。

16.如权利要求1所述的薄膜型电感器，其中，所述第一线圈的所述第一端的宽度大于所述第一线圈的本体中的每个线圈图案的宽度，所述第二线圈的所述第一端的宽度大于所述第二线圈的本体中的每个线圈图案的宽度。