CN109509610B

CN109509610B - 线圈电子组件

Info

Publication number: CN109509610B
Application number: CN201811055572.4A
Authority: CN
Inventors: 金材勳; 文炳喆; 金范锡
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: US20210118605A1; CN109509610A; US20190088402A1; KR101983192B1; KR20190030971A; US11942257B2

Abstract

本发明提供了一种线圈电子组件，所述线圈电子组件包括：主体，包括具有通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件的上表面和下表面中的一者或二者上的内部线圈以及包封所述支撑构件和所述内部线圈的包封件；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并连接到所述内部线圈。所述内部线圈具有包括最内部线圈图案和最外部线圈图案的线圈图案。所述最内部线圈图案的截面的一部分具有与所述最内部线圈图案的所述截面的其余部分不同的宽度。

Description

线圈电子组件

本申请要求于2017年9月15日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0118703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电子组件，更具体地，涉及一种功率电感器。

背景技术

根据信息技术(IT)的发展，设备已经迅速小型化和薄化。因此，对小型、薄型装置的市场需求已经增加。

顺应于当前技术趋势，第10-1999-0066108号韩国专利特开公布提供了一种功率电感器，该功率电感器包括具有通路孔(via hole)的基板以及设置在基板的相对的表面上并通过基板中的通路孔彼此电连接的线圈，由此实现提供一种包括具有均匀的以及高的纵横比的线圈的电感器的效果。

此外，在功率电感器的设计中，通常，线圈中的核心区域的面积窄。由于磁通量集中在如上所述的线圈中的核心区域上，所以需要通过对如上所述的磁通量集中的区域的结构的技术改进来优化磁通量的流动。

发明内容

本公开的一方面可提供一种磁通量的流动被优化从而磁阻减小的线圈电子组件。

根据本公开的一方面，一种线圈电子组件可以包括：主体，包括具有通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件的上表面和下表面中的一者或二者上的内部线圈以及同时包封所述支撑构件和所述内部线圈的包封件；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并连接到所述内部线圈。所述内部线圈可以包括沿一个方向缠绕且彼此连接的多个线圈图案，并且在所述多个线圈图案之中，最内部线圈图案可以具有通过下截面和上截面构成的截面，其中，所述下截面为矩形，并且所述上截面为至少部分地包括倾斜表面的多边形。

根据本公开的另一方面，一种线圈电子组件可包括：支撑构件；螺旋内部线圈，包括设置在所述支撑构件上的线圈图案；主体，包封所述支撑构件和所述螺旋内部线圈；以及外电极，设置在所述主体的外表面上并连接到所述螺旋内部线圈，其中，所述线圈图案包括具有最小直径的最内部线圈图案和具有最长直径的最外部线圈图案，所述线圈图案的截面通过厚度和宽度限定，并且所述最内部线圈图案的与所述支撑构件相邻的部分具有比所述最内部线圈图案的远离所述支撑构件的部分大的宽度，使得所述最内部线圈图案的具有较大宽度的所述部分具有比所述最内部线圈图案的其余部分的厚度小的厚度。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本公开的上述和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是根据本公开中的第一示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图；

图2是沿图1的线I-I'截取的示意性截面图；

图3是根据本公开中的第二示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图；

图4是沿图3的线II-II'截取的示意性截面图；

图5是根据本公开中的第三示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图；

图6是沿图5的线III-III'截取的示意性截面图；

图7是根据本公开中的第四示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图；以及

图8是沿图7的线IV-IV'截取的示意性截面图。

具体实施方式

现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，组件的形状、尺寸等可能被夸大或被缩小。

然而，本公开可以按照许多不同的形式作为示例，并且不应该被解释为限于在这里阐述的具体实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域技术人员。

这里使用的术语“示例性实施例”不指相同的示例性实施例，而是被提供来强调与另一示例性实施例的特定特征或特性不同的特定特征或特性。然而，这里提供的示例性实施例被认为能够通过彼此整体或部分地组合来实现。例如，除非其中提供了相反或矛盾的描述，否则在特定示例性实施例中描述的一个元件即使其未在另一示例性实施例中被描述，也可理解为与另一示例性实施例有关的描述。

在说明书中，组件与另一组件的“连接”的含义包括通过第三组件的间接连接以及两个组件之间的直接连接。另外，“电连接”意指包括物理连接和物理断开的概念。可理解的是，当使用“第一”和“第二”提及元件时，该元件不会由此受到限制。它们可仅用于将元件与其它元件区分开的目的，并且可不限制元件的顺序或重要性。不脱离在这里所阐述的权利要求的范围的情况下，在一些情况下，第一元件可被称为第二元件。类似地，第二元件也可被称为第一元件。

在这里，上部、下部、上侧、下侧、上表面、下表面等是在附图中确定的。例如，第一连接构件设置在重新分布层的上方的水平上。然而，权利要求不限于此。另外，竖直方向是指向上的方向和向下的方向，水平方向是指与上述向上的方向和向下的方向垂直的方向。在这种情况下，竖直截面是指沿竖直方向上的平面截取的情况，并且其示例可以是附图中所示的截面图。另外，水平截面是指沿水平方向上的平面截取的情况，并且其示例可以是附图中所示的平面图。

这里使用的术语仅用于描述示例性实施例而非限制本公开。在这种情况下，除非在上下文中另有解释，否则单数形式包括复数形式。

在下文中，将描述根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件，但是不必然地限制于此。

线圈电子组件

图1是根据本公开中的第一示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图，图2是沿图1的线I-I'截取的示意性截面图。

参照图1和图2，根据第一示例性实施例的线圈电子组件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。

第一外电极21和第二外电极22可形成在主体的在长度方向上彼此相对的第一端表面和第二端表面上以彼此面对，并且选择性地延伸到主体的上表面和下表面等的至少部分。第一外电极和第二外电极可包含导电材料并且通过包括Cu预镀层或Ag-环氧树脂复合层的多个层构成。

主体1可形成线圈电子组件的外部，具有在厚度(T)方向上彼此相对的上表面和下表面、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宽度(W)方向上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面，并且大体上是六面体。然而，主体的外形不受限制。

主体1可包括使用具有磁性质的磁性材料形成的包封件11。这里，可使用任何材料作为磁性材料，只要其具有磁性质即可。例如，磁性材料可以是铁氧体或金属磁性颗粒分散在树脂中的材料，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。

此外，除了包封件之外，主体1中还可包括被包封件包封的支撑构件12和内部线圈13。

用于更薄且更容易形成线圈的支撑构件12可使用具有绝缘性质的材料形成并且具有薄板形状。例如，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、光可成像介电(PID)树脂等)作为支撑构件的材料。当支撑构件中包含玻璃纤维时，刚性可以更优异。

通孔可形成在支撑构件12的中央部分中，并且填充有包封件的磁性材料，从而形成内部线圈的核心中央部分。

此外，支撑构件12还可包括用于过孔(via)V的通路孔，过孔V使下面将描述的上线圈131和下线圈132彼此电连接，其中，通路孔可通过多个通路孔组成，以便防止过孔开路(via open)。

内部线圈13可由支撑构件12支撑，并且包括由支撑构件12的上表面支撑的上线圈131和由支撑构件12的下表面支撑的下线圈132。由于上线圈和下线圈关于支撑构件12大体彼此对称，所以为了便于说明，将基于上线圈131提供其描述，并且将省略下线圈的单独描述。

上线圈131可包括沿一个方向缠绕的多个线圈图案131a、131b、131c和131d，从而实现为螺旋形状。最靠近内部线圈的核心中央部分C的线圈图案可以是最内部线圈图案131a，并且最远离内部线圈的核心中央部分且直接连接到引出部的线圈图案可以是最外部线圈图案131d。同时，线圈图案中的每个在内部线圈的缠绕方向上基于1圈而被区分，例如，最内部线圈图案可沿缠绕方向从其连接到过孔的一个端部向其在长度方向上与所述一个端部分开预定间隔的另一端部缠绕1圈。连续地，另一线圈图案可从最内部线圈图案的所述另一端部开始缠绕。

参照图1和图2，最内部线圈图案131a的最小厚度T2可比最靠近最内部线圈图案131a的线圈图案131b的最小厚度T1薄。由于在内部线圈中相对窄的区域导致磁通量的流动不平滑，因此这是为了使最靠近内部线圈的核心中央部分的最内部线圈图案的厚度薄。此外，最内部线圈图案的上表面的一部分可形成为是倾斜的，并且在最内部线圈图案的上表面的其它部分，最内部线圈图案可形成为具有与其它线圈图案的厚度相同的厚度，使得可以在不对整个Rdc值产生显著影响的情况下改善磁通量密度，由此改善电感和DC偏置特性。另外，如图2所示，仅最内部线圈图案131a的上表面的一部分形成为倾斜的，并且最内部线圈图案131a的上表面的其它部分可与支撑构件12平行，同时最外部线圈图案131d的整个上表面可与支撑构件12平行。此外，最内部线圈图案131a的与支撑构件12相邻的部分可具有比最内部线圈图案131a的远离支撑构件12的部分大的宽度，使得最内部线圈图案131a的具有较大宽度的部分具有比最内部线圈图案131a的其余部分的厚度小的厚度。

此外，第一绝缘体14可设置在线圈图案中的每个的表面上，由此保持相邻线圈图案之间以及线圈图案和包封件之间的绝缘。

形成第一绝缘体14的方法不被具体限制。

作为第一绝缘体14的示例，可使用化学气相沉积法以与线圈图案的表面对应的形状在线圈图案的表面上形成均匀的绝缘膜，但是第一绝缘体14不限于此。

只要不发生绝缘缺陷，第一绝缘体的膜厚度越薄，确保将填充有磁性材料的空间方面的优点越多。然而，考虑到绝缘缺陷，优选将膜厚度保持在1μm至10μm的范围。当第一绝缘体的膜厚度小于1μm时，可能会无法确保绝缘可靠性，并且当第一绝缘体的膜厚度大于10μm时，基于小型化的线圈电子组件的尺寸，将填充有磁性材料的空间可能会不足。此外，第一绝缘体的绝缘材料不被具体限制，但是可根据制造工艺和期望的规格由本领域技术人员适当地选择，只要其具有绝缘性质即可。

接着，图3和图4示出了根据本公开中的第二示例性实施例的线圈电子组件200，其中，图3是线圈电子组件200的示意性透视图，图4是沿图3的线II-II'截取的示意性截面图。

除了最外部线圈图案的截面形状之外，根据第二示例性实施例的线圈电子组件200可与根据第一示例性实施例的线圈电子组件100大体相同。因此，为了便于说明，下面将仅描述最外部线圈图案，将省略其它构造的描述，并且与上述构造重复的构造将由相同的附图标记表示。

参照图3和图4，线圈电子组件200的上线圈和下线圈的最外部线圈图案131d的最小厚度T3可比与其相邻的线圈图案131c的最小厚度T4薄。此外，内部线圈的最外部线圈图案的上表面的一部分(而不是最外部线圈图案的整个上表面)可形成为是倾斜的。因为从内部线圈形成的磁通量在最外部线圈图案附近朝向支撑构件向下流动，所以这是为了改变线圈图案以对应于磁通量的流动形状。结果，磁通量的流动可被优化，磁通量密度可减小，并且电感也可增加。倾斜表面的倾斜角度或倾斜表面的在长度方向上延伸的长度不被具体限制。然而，最外部线圈图案的整个上表面形成为是倾斜的以及最外部线圈图案的上部区域的整个截面形状大体为三角形不是优选的。在这种情况下，线圈电子组件的Rdc可能会不必要地增加，并且击穿电压(BDV)特性可能会劣化。此外，最外部线圈图案131d的与支撑构件12相邻的部分可具有比最外部线圈图案131d的远离支撑构件12的部分大的宽度，使得最外部线圈图案131d的具有较大宽度的部分具有比最外部线圈图案131d的其余部分的厚度小的厚度。

图5是根据本公开中的第三示例性实施例的线圈电子组件300的示意性透视图，图6是沿图5的线III-III'截取的截面图。在描述图5和图6的线圈电子组件300时，为了避免重复描述，与根据第一示例性实施例的线圈电子组件100中的构造大体重复的构造将由相同的附图标记表示，并将省略其详细描述。

从第一绝缘体的结构来看，根据第三示例性实施例的线圈电子组件300可与根据第一示例性实施例的线圈电子组件100不同。

参照图5和图6，当第一绝缘体141使多个线圈图案131a至131d之间以及多个线圈图案与包封件11之间绝缘时，第一绝缘体141未以与多个线圈图案的表面对应的形状形成，而是可包括多个开口部，并且多个线圈图案可设置在开口部中。特别地，除了矩形截面之外，设置在最内部线圈图案131a之内的第一绝缘体141的截面还可包括使最内部线圈图案的倾斜表面绝缘的三角形截面。

形成第一绝缘体的方法不被具体限制。作为示例，可将绝缘片层叠在支撑构件上，并重复进行曝光和/或显影。例如，在执行初次曝光并随后执行二次曝光之后，可执行显影。在执行初次曝光时，可以按照例如1000mJ/cm²至3000mJ/cm²的曝光量执行曝光，并且可仅在将形成倾斜表面的区域上另外执行二次曝光。在这种情况下，二次曝光的曝光量选择在初次曝光的曝光量的2.5％至15％的范围内是合适的，优选地可以为约50mJ/cm²至400mJ/cm²。

当线圈图案通过第一绝缘体被绝缘时，纵横比(线圈图案中的每个的厚度与其宽度的比)可增加，并且可实现线圈图案之间的可靠绝缘。

同时，第二绝缘体142可另外设置在未通过第一绝缘体被绝缘的区域(例如，线圈图案的暴露的上表面与包封件之间的区域)中。形成第二绝缘体142的方法不被具体限制。也就是说，可层叠具有绝缘性质的绝缘片或抗蚀剂膜，或者可使用利用具有绝缘性质的树脂的密封方法。可选地，考虑到绝缘材料的性质，也可采用化学气相沉积法或溅射法。

由于可适当地选择第二绝缘体142的厚度，所以第二绝缘体142可被设置直到比第一绝缘体141的上表面低的位置(如图6中所示)，但不限于此。尽管没有具体示出，但是第二绝缘体142可设置在比第一绝缘体141的上表面高的位置处，使得第二绝缘体142可设置为至少部分地包围第一绝缘体141的上表面。在这种情况下，由于另外设置了第二绝缘体142，所以在将填充有包封件的空间方面存在限制，但是当进一步要求绝缘可靠性时，可通过第一绝缘体141和第二绝缘体142的双重绝缘来增强绝缘性能。

接着，图7是根据本公开中的第四示例性实施例的线圈电子组件400的示意性透视图，图8是沿图7的线IV-IV'截取的截面图。在描述图7和图8的线圈电子组件400时，为了避免重复的描述，与根据第二示例性实施例的线圈电子组件200中的构造大体重复的构造也将由相同的附图标记表示，并且也将省略其详细描述。

参照图7和图8，从第一绝缘体的结构来看，根据第四示例性实施例的线圈电子组件400可与根据第二示例性实施例的线圈电子组件200不同。根据第四示例性实施例的线圈电子组件400的第一绝缘体141'可通过与根据第三示例性实施例的线圈电子组件300的第一绝缘体141的制造工艺大体相同的制造工艺形成。也就是说，第一绝缘体141'可具有在对第一绝缘体141'进行处理以包括多个开口部之后线圈图案填充在开口部中的结构。

然而，在根据第四示例性实施例的线圈电子组件400中，设置在最外部线圈图案的外部的第一绝缘体不具有矩形截面，而是可在除了矩形截面之外还具有三角形截面，以使最外部线圈图案的倾斜表面绝缘。

此外，第二绝缘体142'还可设置在未通过第一绝缘体被绝缘的区域(例如，线圈图案的暴露的上表面与包封件之间的区域)中。由于在根据第四示例性实施例的线圈电子组件中，在形成第一绝缘体之后执行线圈图案的镀覆，所以即使在形成线圈图案之后，也可形成未通过第一绝缘体被绝缘的部分。可增加第二绝缘体142'以使该部分绝缘。

形成第二绝缘体142'的方法不被具体限制。也就是说，可层叠具有绝缘性质的绝缘片或抗蚀剂膜，或者可使用利用具有绝缘性质的树脂的密封方法。可选地，考虑到绝缘材料的性质，也可采用化学气相沉积法或溅射法。

由于可适当地选择第二绝缘体142'的厚度，所以第二绝缘体142'可被设置直到比第一绝缘体141'的上表面低的位置(如图8中所示)，但不限于此。尽管没有具体示出，但是第二绝缘体142'可设置在比第一绝缘体141'的上表面高的位置处，使得第二绝缘体142'可设置为至少部分地包围第一绝缘体141'的上表面。在这种情况下，由于另外设置第二绝缘体142'，所以在将填充有包封件的空间方面存在限制，但是当进一步要求绝缘可靠性时，可通过第一绝缘体141'和第二绝缘体142'的双重绝缘来增强绝缘性能。

从最外部线圈图案的截面形状以及使最外部线圈图案绝缘的第一绝缘体的结构来看，根据第四示例性实施例的线圈电子组件400不同于根据第三示例性实施例的线圈电子组件300。在根据第四示例性实施例的线圈电子组件400中，在最外部线圈图案以及最内部线圈图案附近，从内部线圈产生的磁通量的流动可被优化。结果，诸如电感、DC偏置等的特性值可提高。

利用上述线圈电子组件，磁通量密度显著增加的磁中央核心区域可显著减小，使得磁阻可减小，并且磁通量密度可减小，使得电感可增加并且DC偏置特性可改善。

除了上述描述之外，将省略对与根据本公开中的示例性实施例的上述线圈电子组件的特征重复的特征的描述。

如上所述，根据本公开中的示例性实施例，可通过线圈电子组件的整个区域来优化磁通量的流动，并且可改善电感和DC偏置特性。

虽然上面已经示出并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，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行修改和改变。

Claims

1.一种线圈电子组件，包括：

主体，包括具有通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件的上表面和下表面中的一者或二者上的内部线圈以及包封所述支撑构件和所述内部线圈的包封件；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上并连接到所述内部线圈，

其中，所述内部线圈包括沿一个方向缠绕且彼此连接的线圈图案，并且在所述线圈图案之中，最内部线圈图案具有通过下截面和上截面构成的截面，所述下截面为矩形，并且所述上截面至少部分地包括倾斜表面，并且

其中，所述最内部线圈图案的所述倾斜表面仅形成在所述最内部线圈图案的与所述支撑构件的所述通孔相邻的一侧上。

2.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述上截面和所述下截面连续地形成，而没有分界线。

3.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述上截面的处于最高位置的一个边缘平行于所述支撑构件。

4.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述最内部线圈图案的最小厚度比最靠近所述最内部线圈图案的线圈图案的最小厚度薄。

5.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述内部线圈与所述包封件之间还至少部分地设置有第一绝缘体。

6.根据权利要求5所述的线圈电子组件，其中，所述第一绝缘体以与所述线圈图案的表面对应的形状沿所述线圈图案的所述表面设置。

7.根据权利要求6所述的线圈电子组件，其中，所述第一绝缘体具有1μm至10μm范围的膜厚度。

8.根据权利要求5所述的线圈电子组件，其中，所述第一绝缘体包括主体部，所述主体部包括多个开口部，并且所述线圈图案设置在所述开口部中。

9.根据权利要求8所述的线圈电子组件，其中，围绕所述最内部线圈图案的内侧表面的所述第一绝缘体的一部分的截面是包括所述最内部线圈图案的所述倾斜表面作为一个边缘的矩形和三角形的组合。

10.根据权利要求8所述的线圈电子组件，其中，所述线圈图案的不与所述第一绝缘体接触的表面上还设置有第二绝缘体。

11.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述线圈图案之中的最外部线圈图案的上表面整体与所述支撑构件平行。

12.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述线圈图案之中的最外部线圈图案的上表面的至少一部分是倾斜表面。

13.根据权利要求12所述的线圈电子组件，其中，所述最外部线圈图案的所述上表面的所述倾斜表面的倾斜方向与所述最内部线圈图案的上表面的倾斜表面的倾斜方向相反。

14.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，在所述线圈图案之中，除了最内部线圈图案和最外部线圈图案之外的其余线圈图案的截面形状是矩形。

15.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述包封件填充在所述通孔中。

16.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述内部线圈包括设置在所述支撑构件的所述上表面上的上线圈和设置在所述支撑构件的所述下表面上的下线圈，所述上线圈和所述下线圈通过过孔彼此连接。

17.一种线圈电子组件，包括：

支撑构件；

螺旋内部线圈，包括设置在所述支撑构件上的线圈图案；

主体，包封所述支撑构件和所述螺旋内部线圈；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上并连接到所述螺旋内部线圈，

其中，所述线圈图案包括具有最小直径的最内部线圈图案和具有最长直径的最外部线圈图案，

所述线圈图案的截面通过厚度和宽度限定，并且

所述最内部线圈图案的与所述支撑构件相邻的部分具有比所述最内部线圈图案的远离所述支撑构件的部分大的宽度，使得所述最内部线圈图案的具有较大宽度的所述部分具有比所述最内部线圈图案的其余部分的厚度小的厚度，并且

其中，所述最内部线圈图案的远离所述支撑构件的部分包括倾斜表面，且所述最内部线圈图案的所述倾斜表面仅形成在所述最内部线圈图案的与所述螺旋内部线圈的中央部分相邻的一侧上。

18.根据权利要求17所述的线圈电子组件，其中，所述最外部线圈图案的与所述支撑构件相邻的部分具有比所述最外部线圈图案的远离所述支撑构件的部分大的宽度，使得所述最外部线圈图案的具有较大宽度的所述部分具有比所述最外部线圈图案的其余部分的厚度小的厚度。

19.根据权利要求17所述的线圈电子组件，所述线圈电子组件还包括第一绝缘体，所述第一绝缘体以与所述线圈图案的表面对应的形状沿所述线圈图案的所述表面设置。

20.根据权利要求17所述的线圈电子组件，其中，所述最内部线圈图案的具有较大宽度的所述部分的内边缘设置为比所述最内部线圈图案的其余部分的内边缘更靠近所述螺旋内部线圈的中心。

21.根据权利要求18所述的线圈电子组件，其中，所述最外部线圈图案的具有较大宽度的所述部分的外边缘设置为比所述最外部线圈图案的所述其余部分的外边缘更远离所述螺旋内部线圈的中心。