CN109427468B

CN109427468B - 线圈组件

Info

Publication number: CN109427468B
Application number: CN201810889025.XA
Authority: CN
Inventors: 金材勳; 赵成愍; 崔语珍; 柳荣球; 李勇慧
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: KR101973439B1; US11437173B2; KR20190026359A; US20190074126A1; CN109427468A

Abstract

本公开提供一种线圈组件，所述线圈组件包括主体、嵌在所述主体中的线圈部分以及电连接到所述线圈部分的外电极。所述线圈部分包括在其表面中形成沟槽的线圈图案。所述沟槽延伸穿过所述线圈部分的部分厚度，并且位于在所述线圈部分的相邻绕组中的对齐位置处。形成所述线圈组件的方法包括形成掩模图案，所述掩模图案具有线圈形开口并且包括在所述掩模图案中延伸跨过所述线圈形开口的多个桥部。

Description

线圈组件

本申请要求于2017年9月5日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0113142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全部包含于此。

技术领域

本公开涉及一种线圈组件。

背景技术

随着诸如数字电视(TV)、移动电话和膝上型计算机等的电子装置的小型化和薄型化，对这些电子装置中所使用的线圈组件的小型化和薄型化已经提出了要求。为了满足这样的需求，已经积极进行了各种卷绕型或薄膜型线圈组件的研究和开发。

线圈组件的小型化和薄型化中的主要困难是尽管小型化和薄型化也要保持与现有线圈组件的特性相当的特性。为了满足这种需求，通常需要确保填充有磁性材料的芯部的足够的尺寸以及低直流(DC)电阻R_dc。为此，加快了具有增大的高宽比的线圈图案和增大的线圈部分的截面面积的产品(诸如使用各向异性镀覆技术制造的产品)的发展进程。

同时，当线圈图案的高宽比增大时，需要在制造工艺中确保线圈图案的稳定性。当线圈图案的稳定性降低时，线圈图案会弯曲或者会塌陷。

发明内容

本公开的一方面可提供一种线圈组件，所述线圈组件包括尽管具有高的高宽比也具有改善的结构稳定性的线圈图案。

根据本公开的一方面，一种线圈组件可包括：主体；线圈部分，嵌在所述主体中并且包括线圈图案，所述线圈图案的表面中形成有沟槽；以及外电极，电连接到所述线圈部分。

多个线圈图案可包括多个匝，所述线圈图案的相邻的匝中的沟槽可彼此对齐。

多个沟槽可形成在所述线圈图案的不同区域中。

所述沟槽可设置在关于所述主体的中心线的对称位置处。

可选择地，所述沟槽可设置在关于所述主体的中心线的不对称位置处。

所述线圈组件还可包括支撑所述线圈部分的支撑构件，所述沟槽可形成在所述线圈图案的与所述线圈图案的面对所述支撑构件的表面相对的表面中。

线圈图案可设置在所述支撑构件的相对表面上。

所述沟槽可填充有构成所述主体的材料。

所述线圈组件还可包括覆盖所述线圈图案的绝缘层，所述沟槽可填充有构成所述绝缘层的材料。

所述沟槽的深度可以是所述线圈图案的厚度的一半或更小。

所述线圈图案的高宽比可以是3至20。

所述线圈图案可具有多层结构。

根据本公开的另一方面，一种线圈组件可包括支撑构件和设置在所述支撑构件的表面上的线圈。所述线圈包括设置在所述线圈的背离所述支撑构件的表面中的多个沟槽。

所述线圈可具有与所述支撑构件的所述表面正交地测量的厚度以及与所述厚度正交地测量的宽度。所述多个沟槽中的每个沟槽可延伸穿过所述线圈的部分厚度并且穿过所述线圈的整个宽度。

所述多个沟槽中的每个沟槽可延伸穿过所述线圈的小于或等于一半的厚度。

所述线圈可包括设置在所述支撑构件的所述表面上的多个匝，并且所述多个沟槽中的每个沟槽可在彼此对齐的位置处延伸穿过所述线圈的所述多个匝的所有匝。

所述线圈组件可包括利用分散在树脂中的磁性材料形成的主体，所述线圈可嵌在所述主体中，并且所述主体可延伸到所述多个沟槽中。

所述线圈组件可包括利用绝缘材料形成的绝缘层，所述线圈可嵌在所述绝缘层中，并且所述绝缘层可延伸到所述多个沟槽中。

附图说明

从下面结合附图的详细描述，将更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是示出电子装置中使用的线圈组件的示例的示意图；

图2是示出根据示例性实施例的线圈组件的示意性透视图；

图3是沿图2的线圈组件的线I-I'截取的示意性截面图；

图4是示出根据变型实施例的线圈组件的截面图；

图5是示出根据另一变型示例的线圈组件中的线圈图案的形式的平面图；并且

图6至图10是示出根据示例性实施例的用于制造线圈组件的工艺的步骤的示图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

电子装置

图1是示出电子装置中使用的线圈组件的各种示例的示意图。

参照图1，可领会的是，电子装置中使用包括线圈组件的各种类型的电子组件。例如，可使用应用处理器、直流(DC)至DC转换器、通信处理器(Comm.Processor)、无线局域网(WLAN)装置、蓝牙(BT)装置、无线保真(WiFi)装置、调频(FM)装置、全球定位系统(GPS)装置、近场通信(NFC)装置、电源管理集成电路(PMIC)、电池、开关模式电池充电器(SMBC)、液晶显示器(LCD)、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)装置、音频编解码器、通用串行总线(USB)2.0/3.0装置、高清多媒体接口(HDMI)和相机或摄像头(CAM)等。这里，各种类型的线圈组件可根据其用途而适当地用在这些电子组件中或之间以去除噪声等。例如，可使用功率电感器1、高频(HF)电感器2、通用磁珠3、用于高频(GHz)的磁珠4和共模滤波器5等中的一个或更多个。

详细地，功率电感器1可用于以磁场形式存储电力以维持输出电压，从而稳定电力。另外，高频(HF)电感器2可用于执行阻抗匹配以确保所需的频率或者切断噪声和/或交流(AC)分量。此外，通用磁珠3可用于去除电源线和信号线的噪声或者去除高频纹波。此外，用于高频(GHz)的磁珠4可用于去除与音频相关的电源线和信号线的高频噪声。此外，共模滤波器5可用于使电流以差分模式通过并且仅去除共模噪声。

电子装置通常可以是智能手机，但是不限于此。例如，电子装置也可以是个人数字助理、数码相机、数码静态相机、网络系统、计算机、监控器、电视、视频游戏或智能手表等。除了上述装置之外，电子装置也可以是各种其它的电子装置。

线圈组件

在下文中，为了便于说明，将描述线圈组件，特别是电感器。然而，根据本公开的线圈组件也可用作用于如上所述的各种用途的线圈组件。

图2是示出根据示例性实施例的线圈组件的外观的示意性透视图。另外，图3是沿图2的线I-I'截取的截面图。图4是示出根据变型实施例的线圈组件的截面图。图5是示出根据另一变型示例的线圈组件中的线圈图案的形式的平面图。

参照图2和图3，根据示例性实施例的线圈组件100可包括主体101、线圈部分103以及外电极111和外电极112。另外，主体101中可包括支撑线圈部分103的支撑构件102。

主体101可包括线圈部分103和设置在线圈部分103附近的磁性材料。作为这样的磁性材料的示例，可存在填充在树脂中的金属磁性颗粒或铁氧体。在这种情况下，铁氧体可以是诸如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基铁氧体或Li基铁氧体等的材料。另外，金属磁性颗粒可包括从由铁(Fe)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中选择的一种或更多种，并且还可包括硅(Si)、硼(B)等。例如，金属磁性颗粒可以是Fe-Si-B-Cr基非晶态金属，但是不限于此。金属磁性颗粒可具有大约0.1μm至30μm的直径。主体101可具有其中铁氧体或金属磁性颗粒分散在诸如环氧树脂或聚酰亚胺树脂等的热固型树脂中的形式。

如图3中所示，在本示例性实施例中，线圈部分103可嵌在主体101中，并且可包括具有形成在其表面中的沟槽T的线圈图案。线圈部分103可通过从线圈组件100的线圈表现的特性在电子装置中执行各种功能。例如，线圈组件100可以是功率电感器。在这种情况下，线圈部分103可用于以磁场形式存储电力以维持输出电压，从而使电力稳定。在这种情况下，构成线圈部分103的线圈图案可分别堆叠并设置在支撑构件102的相对表面上，并且可通过贯穿支撑构件102的导电过孔V彼此电连接。另外，焊盘部P可形成在线圈部分103的使各自形成在支撑构件102的相对表面上的线圈图案彼此连接的区域中。

线圈部分103可形成为螺旋形状并且具有多个匝。详细地，线圈部分103的多个匝可通过使均具有至少一匝的多个线圈图案彼此连接而形成。线圈部分103可包括形成在多个匝的最外部分处的引线部分C。出于电连接到外电极111和外电极112的目的，引线部分C可暴露于主体101的外部。在这种情况下，引线部分C可形成为具有比线圈部分103的其它区域(即，与线圈图案对应的区域)的厚度小的厚度。

线圈图案可具有线圈图案的高度h与宽度w之比(即，线圈图案的高宽比)高(例如，h可大于w)的形状，以在有限的空间内增大线圈部分103的截面面积。例如，线圈图案的高的高宽比可以是大约3至20(例如，h可以是w的3至20倍)。当线圈图案的高宽比高时，为了改善制造工艺中的线圈图案的稳定性，用在镀覆工艺等中的掩模需要具有结构稳定性。在本示例性实施例中，沟槽T可形成在线圈图案的表面中，并且可对应于其中形成有使相邻的掩模图案彼此连接的桥部的区域。

支撑线圈部分103的支撑构件102可利用聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属基软磁基板等形成。在这种情况下，通孔(未示出)可形成在支撑构件102的中央区域中，并且磁性材料可填充在通孔中以形成芯部区域。芯部区域可构成主体101的一部分。如上所述，可形成具有填充有磁性材料的形式的芯部区域以改善线圈组件100的性能。

外电极111和外电极112可形成在主体101上以分别连接到引线部分C。外电极111和外电极112可利用包括具有优异的导电性的金属的膏(诸如，包括镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或银(Ag)或者它们的合金的导电膏)形成。另外，镀层(未示出)可进一步形成在外电极111和外电极112上。在这种情况下，镀层可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的一种或更多种。例如，可在镀层中顺序地形成镍(Ni)层和锡(Sn)层。

如上所述，在本示例性实施例中，沟槽T可形成在构成线圈部分103的线圈图案的表面中。详细地，沟槽T可形成在线圈图案的设置为与线圈图案的面对支撑构件102的表面相对的表面中，并且形成在支撑构件102的相对表面上的两个线圈图案可具有沟槽T。将更详细地描述沟槽T的形式。如图2中所示，多个线圈图案中的一个线圈图案的多个匝的相邻的匝可具有沟槽T在其间延伸的形式。另外，沟槽T可形成在线圈图案的表面的多个区域中。另外，多个沟槽T可具有关于主体101的中心线(如图2中的主体101的沿X方向的中心线)的对称结构。沟槽T可填充有构成主体101的材料，并且主体101与线圈部分103之间的结合力可通过这种形式改善，使得线圈部分103的结构稳定性可进一步改善。

如下面结合制造线圈组件的工艺所描述的，可使用具有高的高宽比的掩模图案，以通过镀覆工艺等制造具有高的高宽比的线圈图案。在这种情况下，掩模图案以分隔壁形式保留在形成有线圈图案的空的区域之间，并且具有高的高宽比。由于高的高宽比，所以通常难以确保掩模图案的结构稳定性，使得线圈图案会弯曲或塌陷。在本示例性实施例中，可将掩模图案彼此连接的桥部可形成在空的区域的掩模图案的上部，并且与桥部区域对应的沟槽T可保留在使用掩模图案获得的线圈图案中。因此，可改善掩模图案结构稳定性和形成的施加有沟槽T的线圈部分103的结构稳定性。考虑到结构稳定性确保功能，沟槽T的形状可取决于将掩模图案彼此连接的桥部的形状，并且可适当地控制沟槽T的形式、深度等。例如，沟槽T的深度可以是线圈图案的厚度的一半或更少。当沟槽T的深度过深时，线圈部分103的电阻会增大，使得线圈组件100的电特性会劣化。

将参照图4和图5描述变型示例。首先，图4中示出的根据另一个示例性实施例的线圈组件可与根据上面描述的示例性实施例的线圈组件的不同之处在于：其还可包括绝缘层120。绝缘层120可覆盖线圈图案以保护线圈图案。绝缘层120可使线圈图案与主体101绝缘。在这种情况下，沟槽T可填充有构成绝缘层120的材料。绝缘层120可通过在线圈图案的表面上涂覆诸如氧化物、聚合物等的材料来获得。

接下来，根据图5中示出的另一示例性实施例的线圈组件可与根据上面描述的示例性实施例的线圈组件在沟槽T的位置方面不同。如在本变型示例中，多个沟槽T可具有关于主体101的中心线(例如，穿过线圈的中心并且与X方向对齐的线)的不对称结构。如上所述，沟槽T的位置可根据使掩模图案彼此连接的桥部区域的位置而改变，当从上方观看线圈部分103时，位于线圈部分103的左侧和右侧的沟槽T可以以之字形式(例如，以沿着X轴的不同位置)布置，并且可进一步确保掩模图案的结构稳定性。另外，沟槽T也可设置在不是线性区域的弯曲区域中(例如，在线圈绕组被弯曲的区域中)，并且/或者可设置在焊盘部P中。

在下文中，将参照图6至图10来描述制造具有上述结构的线圈组件的工艺的示例，并且将主要描述形成线圈图案的方法。从下面将提供的用于制造线圈组件的工艺的描述可更清楚地理解线圈组件的结构特征。

首先，如图6中所示，可制备支撑构件102，并且可形成支撑构件102上的种子层121和掩模1221。种子层121可以是用于形成线圈图案的种子区域，并且可以是利用铜等形成的化学镀层。另外，作为在将掩模1221图案化为预期的形状之前的工艺，掩模1221可使用诸如环氧树脂等的树脂来形成，并且可包括用于后续的图案化工艺的感光材料。在这种情况下，可通过执行任何模制工艺或者本领域已知的任何涂敷工艺来获得掩模图案122。

然后，如图7和图8中所示，可通过去除掩模1221的部分区域来暴露种子层121。这里，考虑到线圈图案的期望的形状，可适当地去除掩模1221的一部分。当掩模的一部分被去除并且掩模的其它部分保留时，与剩余部分对应的掩模图案122可基本上具有分隔壁的形状，将这些分隔壁彼此连接的桥部可形成在掩模图案的上部。图7示出了在掩模图案的上部形成桥部的截面(例如，其中将形成沟槽T的位置处的截面)，图8示出了在没有桥部的情况下使掩模图案的上部敞开的截面(例如，其中将不形成沟槽T的位置处的截面)。为了仅在掩模图案122的上部形成桥部，对于掩模的每个区域，可控制在掩模的曝光和显影工艺中照射到包括感光材料的掩模的光的量。桥部的数量和宽度可根据线圈图案的形状而改变，并且桥部的与上述沟槽T的深度对应的厚度可通过照射到掩模的光的量来控制。详细地，随着照射到掩模的光(例如，紫外线)的量增加，桥部的厚度可增大，因此，沟槽T的深度也可增大。

然后，如图9中所示，可使用掩模图案122在种子层121上形成具有与掩模图案122的形状匹配的形状的线圈图案。线圈图案可形成为具有从支撑构件102的表面测量的高度(即，图8中将形成的线圈图案的最大高度)，该高度超过形成在掩模图案的上部的桥部的下表面的高度。由于掩模图案122通过桥部彼此连接，因此可提高掩模图案的稳定性。因此，当使用掩模图案122作为模具时，即使在形成具有高的高宽比的线圈图案的情况下，也可有效地防止线圈图案的塌陷。图9示出了其中掩模图案122的上部通过桥部彼此连接的区域(例如，在线圈图案中形成沟槽T的位置处)的截面的形式，在不存在桥部的区域中的线圈图案的上部可以是敞开的。

如上所述，构成线圈部分103的线圈图案可具有高的高宽比，从而具有大的截面面积。例如，线圈图案可具有大约3至20的高宽比。线圈图案可具有多层结构以具有如上所述的高的高宽比。例如，可通过执行三次镀覆工艺来顺序地形成三个镀层131、132和133。在这种情况下，所有三个镀层131、132和133不通过同一镀覆工艺或同一步骤形成，而是可通过各向同性镀覆工艺和各向异性镀覆工艺的适当的组合来形成。

在形成线圈图案之后，可通过诸如灰化工艺或蚀刻工艺的适当的工艺来如图10中所示去除掩模图案122。例如，可通过激光照射去除掩模图案122。在这种情况下，可与在支撑构件102中形成通孔的工艺一起执行去除掩模图案122的工艺，以便形成芯部区域。当去除掩模图案122时，可以可选择地在线圈图案的表面上涂覆绝缘层120(例如，参见图4)，并且可形成主体101、外电极111和外电极112等以获得具有上述结构的线圈组件100(例如，参见图2至图5)。

如上所述，在根据示例性实施例的线圈组件中，即使在线圈图案具有高的高宽比的情况下，线圈图案的结构稳定性可以是优异的，从而可改善线圈组件的特性和可靠性。

尽管上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离如由本发明的所附权利要求所限定的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims

1.一种线圈组件，所述线圈组件包括：

主体；

线圈部分，嵌在所述主体中并且包括线圈图案，所述线圈图案中形成有沟槽；以及

外电极，电连接到所述线圈部分，

所述线圈图案具有在所述线圈部分的轴线方向上测量的厚度以及与所述厚度正交地测量的宽度，并且所述沟槽穿过所述线圈图案的整个宽度，

其中，所述沟槽穿过所述线圈图案的部分厚度。

2.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈图案具有多个匝，

所述线圈图案包括多个所述沟槽，

多个所述沟槽形成在所述线圈图案的多个所述匝中，并且

多个所述沟槽的沟槽在所述线圈图案的多个所述匝的相邻的匝中彼此对齐。

3.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈图案包括多个所述沟槽，并且多个所述沟槽形成在所述线圈图案的多个不同区域中。

4.根据权利要求3所述的线圈组件，其中，所述多个沟槽设置在关于所述主体的中心线的对称位置中。

5.根据权利要求3所述的线圈组件，其中，所述多个沟槽设置在关于所述主体的中心线的不对称位置处。

6.根据权利要求1所述的线圈组件，所述线圈组件还包括支撑所述线圈图案的支撑构件，

其中，所述沟槽形成在所述线圈图案的与所述线圈图案的面对所述支撑构件的表面相对的表面中。

7.根据权利要求6所述的线圈组件，其中，所述线圈部分包括多个所述线圈图案，并且多个所述线圈图案设置在所述支撑构件的相对的表面上。

8.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述沟槽填充有构成所述主体的材料。

9.根据权利要求1所述的线圈组件，所述线圈组件还包括覆盖所述线圈图案的绝缘层，

其中，所述沟槽填充有构成所述绝缘层的材料。

10.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述沟槽的深度是所述线圈图案的厚度的一半或更小。

11.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈图案的高宽比是3至20。

12.根据权利要求11所述的线圈组件，其中，所述线圈图案具有多层结构。

13.一种线圈组件，所述线圈组件包括：

支撑构件；以及

线圈，设置在所述支撑构件的表面上，

其中，所述线圈包括设置在所述线圈的背离所述支撑构件的表面中的多个沟槽，

其中，所述线圈具有与所述支撑构件的所述表面正交地测量的厚度以及与所述厚度正交地测量的宽度，并且所述多个沟槽中的每个沟槽穿过所述线圈的整个宽度，

其中，所述多个沟槽中的每个沟槽穿过所述线圈的部分厚度。

14.根据权利要求13所述的线圈组件，其中，所述多个沟槽中的每个沟槽延伸穿过所述线圈的小于或等于一半的厚度。

15.根据权利要求13所述的线圈组件，其中，所述线圈包括设置在所述支撑构件的所述表面上的多个匝，并且

所述多个沟槽中的每个沟槽在彼此对齐的位置处延伸穿过所述线圈的所述多个匝中的所有匝。

16.根据权利要求13所述的线圈组件，所述线圈组件还包括：

主体，包括分散在树脂中的磁性材料，

其中，所述线圈嵌在所述主体中，并且所述主体延伸到所述多个沟槽中。

17.根据权利要求13所述的线圈组件，所述线圈组件还包括：

绝缘层，包括绝缘材料，

其中，所述线圈嵌在所述绝缘层中，并且所述绝缘层延伸到所述多个沟槽中。