CN109698060B

CN109698060B - 线圈电子组件

Info

Publication number: CN109698060B
Application number: CN201811176235.0A
Authority: CN
Inventors: 赵大熙; 郑橞洹; 李司镛
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: US11476034B2; KR102494352B1; KR20190044262A; US20190122808A1; CN109698060A

Abstract

本发明提供一种线圈电子组件。所述线圈电子组件包括：主体，具有通过堆叠多个片形成的多层结构；以及外电极，设置在所述主体的外表面上。线圈图案印刷在所述多个片中的每个上。所述线圈图案包括线圈主体和拐角图案，所述拐角图案与所述线圈主体分隔开并且结合到所述外电极。第二线圈图案的面对所述线圈主体的内边缘形成为曲线或直线。

Description

线圈电子组件

本申请要求于2017年10月20日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0136476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，涉及一种高频电感器。

背景技术

近来，随着电子产品由于个性化已经变得更小、更薄和更轻并且具有越来越高的密度，安装在其中的电子组件也已经变得复杂和小型化。

在无源电子组件中，根据制造方法，高频电感器包括薄膜式电感器、绕线式电感器和多层式电感器。由于使用介电材料的顺序堆叠法等，这种薄膜式电感器需要大量时间并且导致成本高，同时这种绕线式电感器在制造小型装置方面有局限性。多层式电感器有利于制造非常小的装置，并且通过利用批量堆叠的方法允许层间连接进行制造确保了工艺稳定性。

与任何其他无源电子组件一样，高频电感器需要诸如电感、品质(Q)因数、电阻等各种电性能以及诸如刚度等机械性能。

发明内容

本公开的一方面可提供一种包括高电感(L)和低电阻(R)同时具有小尺寸的线圈电子组件。

根据本公开的一方面，一种线圈电子组件可包括：主体，具有包括外片和多个内片的多层结构，所述外片包括最外线圈图案，所述多个内片设置在所述外片之间并且包括内线圈图案，并且所述主体包括在宽度方向上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面、在厚度方向上彼此相对的上表面和下表面以及在长度方向上彼此相对的第一端表面和第二端表面；第一外电极，从所述下表面延伸到所述第一端表面，并且电连接到最外线圈图案中的一个的线圈主体；以及第二外电极，从所述下表面延伸到所述第二端表面，并且电连接到最外线圈图案中的另一个的线圈主体。所述最外线圈图案中的每个可包括线圈主体和与线圈主体分隔开并且暴露于所述主体的表面的拐角部。所述内线圈图案中的每个可包括线圈主体和与线圈主体分隔开并且暴露于所述主体的表面的拐角部。每个拐角部可具有面对线圈主体的内边缘，所述内边缘具有曲线形状或直线形状。

附图说明

从以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解，其中：

图1是根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图；

图2是图1的线圈电子组件中的多层主体的分解透视图；

图3和图4分别是图1的线圈电子组件的主体中的在宽度方向上彼此面对的外片以及形成在其上的线圈图案的截面图；

图5是图1的线圈电子组件的主体中除了外片之外的内片以及形成在其上的线圈图案的截面图；

图6是根据图2的变型的示意性分解透视图；

图7是根据图5的变型的截面图；以及

图8是根据图2的另一变型的示意性分解透视图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

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，但是本公开不必然限于此。

图1是根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件的示意性透视图，以及图2是图1的线圈电子组件中的多层主体的分解透视图。线圈电子组件100可以是例如多层高频电感器。

参照图1和图2，线圈电子组件100包括主体1和位于主体1的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。

主体1形成线圈电子组件100的外观。主体1可具有在厚度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。主体1可具有大体上六面体形状，但不限于此。

主体1具有通过堆叠多个片形成的多层结构11，并且堆叠多个片所沿的堆叠方向为宽度W方向。包括在多层结构11中的多个片11a1、11b1、11b2、……、11a2中的每个可以是呈薄膜形式的绝缘层。形成主体1的多个绝缘层处于烧结状态，并且相邻的绝缘层可一体化，使得在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下，绝缘层之间的边界可以不容易明显。

片不受限制，并且可包括例如已知的铁氧体材料或者可使用通过混合陶瓷粉末和树脂获得的膏形成。树脂可以是例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙基纤维素(EC)或丙烯酸树脂，但是不限于此，还可采用热固性树脂。

这里，片具有薄膜形式可能就足够了，片可具有从10μm至50μm的厚度范围，但是可以不需要将其控制为具有特定厚度。如果片的厚度小于10μm，则在片上印刷线圈图案可能不稳定，如果片的厚度大于50μm厚度，则在堆叠多个层、形成通路孔、填充通路孔等的工艺中可能经常出现残留物的问题。

线圈图案(或导电图案)印刷在每个片上。线圈图案可划分为直接连接到第一外电极21的最外线圈图案12a1、直接连接到第二外电极22的最外线圈图案12a2以及设置在最外线圈图案之间的内线圈图案12b1、12b2……等。最外线圈图案12a1和12a2以及内线圈图案12b1、12b2……等通过过孔连接，构成具有整体螺旋形状的至少一个线圈。线圈的芯部中心的方向C与堆叠多个片所沿的方向平行。

线圈图案利用在片上具有预定厚度的导电金属层形成。如果线圈图案是内线圈图案，则线圈图案包括拐角部，或者如果线圈图案是最外线圈图案，则线圈图案包括拐角部和延伸部，线圈图案可以通过印刷导电膏形成。包含在导电膏中的材料不受限制，只要它是具有优异导电性的金属即可。例如，该材料可包括银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)等中的至少一种。

第一外电极21和第二外电极22可连接到最外线圈图案12a1和12a2，使得线圈可电导通到外部电子组件。第一外电极21可设置在主体1的下表面和第一端表面上，第二外电极22可设置在主体1的下表面和第二端表面上，第一外电极21和第二外电极22具有整体L形状，但是不限于此。

例如，第一外电极21和第二外电极22二者可仅设置在主体1的下表面上以构成底部电极。在第一外电极和第二外电极形成为底部电极的情况下，可防止由形成在第一端表面和第二端表面上的外电极引起的涡流损耗和由于线圈和外电极之间的寄生电容引起的高频电感器的自谐振频率(SRF)降低。然而，在底部电极的情况下，当线圈组件安装在印刷电路板(PCB)等上时难以检查安装，并且内线圈和外电极之间的结合力相对弱。

因此，图1的线圈电子组件的第一外电极21和第二外电极22形成为具有L形，而不是底部电极，并且这里由于L形可变形，所以第一外电极和第二外电极从下表面延伸到邻接下表面的至少一个表面上就可能足够。

图3和4分别是在图1的线圈电子组件100的主体1中在宽度方向上彼此面对的外片11a1和11a2以及形成在其上的最外线圈图案12a1和12a2的截面图。参照图3和图4，最外线圈图案12a1和12a2分别包括延伸部121a1和121a2以及暴露于片的外边缘的拐角部122b1。延伸部121a1可将拐角部122b1中的一个和形成在外片11a1上的线圈主体彼此连接，并且延伸部121a2可将拐角部122b1中的一个和形成在外片11a2上的线圈主体彼此连接。延伸部121a1和连接到延伸部121a1的拐角部122b1可以是线圈的引线部，以将线圈电连接到第一外电极21。延伸部121a2和连接到延伸部121a2的拐角部122b1可以是线圈的引线部，以将线圈电连接到第二外电极22。引线部的形状可由本领域技术人员适当地设计，并且随着引线部与外电极接触的部分变长，与外电极的结合力可增加。拐角部122b1可具有暴露于主体1的表面的边缘，使得拐角部122b1可与第一外电极21和第二外电极22中相应的一个接触。

在最外线圈图案12a1中，拐角部122b1中的一个可连接到延伸部121a1，并且拐角部122b1中的另一个可与线圈图案12a1的其余部分分隔开。在最外线圈图案12a2中，拐角部122b1中的一个可连接到延伸部121a2，并且拐角部122b1中的另一个可与线圈图案12a2的其余部分分隔开。相比之下，在同一内片上，两个拐角部可与内线圈图案的其余部分分隔开(下文中将描述)。这是因为第一外电极21和第二外电极22以及线圈主体可通过延伸部121a1和121a2以及相应的拐角部122b1电导通。

除了是否存在引线部以及图案的截面面积不同之外，最外线圈图案和内线圈图案具有大体相同的结构。

图5是图1的线圈电子组件的主体中除了外片之外的内片以及形成在其上的内线圈图案的截面图。

参照图5，印刷在内片11b1上的内线圈图案12b1包括第一线圈图案121b1和与第一线圈图案121b1分隔开的第二线圈图案122b1(即，拐角部)。

第一线圈图案121b1用于构成线圈主体，并且随着芯部中央的面积增加，可增加电感值。在这种情况下，由于线圈电子组件的整体片尺寸不能无限增加，因此有必要控制印刷在印刷有第一线圈图案121b1的同一片上的第二线圈图案122b1的结构。在图5的第二线圈图案122b1的边缘中，面对第一线圈图案121b1的边缘形成为具有预定曲率的曲线。由于第二线圈图案122b1的一个边缘形成为具有预定曲率的曲线，因此可确保在同一片中可由第一线圈图案121b1占据的大的额外的面积。因此，可增加第一线圈图案121b1的中央部分的面积，实现高电感值。

同时，即使不改变第一线圈图案121b1的中央部分的面积，也可通过控制与芯部中央的确定面积有关的第二线圈图案122b1的形状来增强品质(Q)因数和Rs特性的电特性。详细地，下表的表1示出了在图5中示出的第一线圈图案和第二线圈图案的结构的情况下，可增加第一线圈图案121b1的线宽，由此，可提高Q因数并且减小Rs。在现有技术的高频电感器中，第二线圈图案的内边缘具有L形，而不是弯曲部分。在这种情况下，由于第一线圈图案和第二线圈图案之间的最短距离相对短，因此在增加第一线圈图案的线宽方面存在限制。然而，参照图5，由于第二线圈图案的面对第一线圈图案的部分是弯曲的，因此可以相对充分地确保第一线圈图案和第二线圈图案之间的最短距离。这里，第一线圈图案和第二线圈图案之间的最短距离也可称作线圈主体和拐角部之间的最小距离，即，从第一线圈图案到拐角部的内边缘的中心的距离。

[表1]

同时，本领域技术人员可以适当地设计第二线圈图案的内边缘的凹入的程度。第二线圈图案的内边缘的曲率半径X可在第二线圈图案的其他边缘中的最长边缘Y的100％至1000％的范围内调节。如果曲率半径小于第二线圈图案的其他边缘的长度的100％，则可能无法充分确保第二线圈图案与外电极之间的物理粘附，并且如果其大于1000％，则在控制工艺设备方面可能存在限制。

此外，除了第二线圈图案的内边缘之外的边缘可在20μm或更大至150μm或更小的范围内调节。由于第二线圈图案的边缘的长度必须考虑到其上印刷有第二线圈图案(或拐角部)的片的整体尺寸来确定，因此边缘的长度的数值范围限制边缘的合适的长度，该合适的长度可在考虑最近需要的片尺寸时得到。在这种情况下，可以适当地设定第二线圈图案的外边缘的长度，但是外边缘的在主体的厚度方向上延伸的长度或外边缘的在主体的长度方向上延伸的长度可比与其接触的外电极的在主体的厚度方向或长度方向上延伸的长度短。如果第二线圈图案的外边缘的长度比外电极长，使得外电极不能完全覆盖第二线圈图案的拐角部，则产品的可靠性可能有问题。

图6是根据图2的分解透视图的变型100'的多层结构的分解透视图。参照图6，可以看出内片上的第二线圈图案(或拐角部)的面积小于外片上的第二线圈图案(或拐角部)的面积。这是因为，当外电极和线圈图案彼此连接时，外片上的第二线圈图案需要更可靠地结合，并且因此，第二线圈图案具有相对大的面积。因此，外电极和内线圈之间的粘附力增强，增强了片的整体刚性。同时，内片上的第二线圈图案的面积可以相对小，增加了确保高电感的可能性，并且由于电连接到外电极的拐角部与内线圈之间的间隙变宽，因此寄生电容减小，从而提高Q因数。

接下来，图7是根据图5的变型的截面图，图8是根据图2的另一变型的示意性分解透视图。

图7和图8示出了与上述线圈电子组件100相比在第二线圈图案(即，拐角部)的特定形状方面不同的线圈电子组件200。出于描述的目的，将省略图7和图8中示出的线圈电子组件200的与图1至图5示出的线圈电子组件100的描述相同的描述，并且相同的附图标记将用于相同的组件。

参照图7和8，在内线圈图案212b1中，在多个片上的第二线圈图案2122b1(或拐角部)面对第一线圈图案121b1(或线圈主体)的内边缘形成为直线状。因此，第二线圈图案的关于L-T面的截面具有三角形形状。

与现有技术的第二线圈图案具有L形状的高频电感器相比，当第二线圈图案2122b1形成为三角形时，可增加第一线圈图案和第二线圈图案之间的最短距离，并且可充分确保通过第一线圈图案形成的内部芯部的面积。因此，可减小线圈电子组件的寄生电容以提高Q因数，并且也可增加增大电感值的可能性。

参照图8，由于外片11a1和11a2的第二线圈图案(或拐角部)的截面面积大于以上参照图6描述的内片11b1、11b2的第二线圈图案(或拐角部)的截面面积，因此，可减小寄生电容，同时确保外电极和内线圈之间的足够的结合强度。

当使用上述线圈电子组件100和200时，可提供具有电感、Q值、R值的优异电特性以及与外电极和线圈之间的结合相关的优异机械特性的高频电感器。通过改变与外电极直接接触的第二线圈图案的形状，可确保足够的电极距离以减小R值，并且可确保用于增加形成线圈主体的第一线圈图案的内部区域的空间以实现高容量的电感。此外，通过相对增加与在多个片中的外片中的与外电极物理地直接接触的第二线圈图案的面积，可以充分确保片的机械强度。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可以提供按照所需的电磁和机械特性具有高电感和减小的阻值的电磁特性以及机械刚度的机械特性二者的高频电感器。

虽然以上已经示出并且描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员而言将明显的是，在不脱离如由所附的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

1.一种线圈电子组件，包括：

主体，所述主体具有包括外片和多个内片的多层结构，所述外片包括最外线圈图案，所述多个内片设置在所述外片之间并且包括内线圈图案，并且所述主体包括在宽度方向上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面、在厚度方向上彼此相对的上表面和下表面和在长度方向上彼此相对的第一端表面和第二端表面；

第一外电极，从所述下表面延伸到所述第一端表面，并且电连接到所述最外线圈图案中的一个的线圈主体；以及

第二外电极，从所述下表面延伸到所述第二端表面，并且电连接到所述最外线圈图案中的另一个的线圈主体，

其中，所述最外线圈图案中的每个包括线圈主体和与线圈主体分隔开且电绝缘并且暴露于所述主体的表面的拐角部，

所述内线圈图案中的每个包括线圈主体和与线圈主体分隔开并且暴露于所述主体的表面的拐角部，以及

每个拐角部具有面对线圈主体的内边缘，所述内边缘具有曲线形状或直线形状，

其中，设置在所述外片上的拐角部的截面面积大于设置在所述多个内片上的拐角部的截面面积。

2.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述外片和所述多个内片在所述宽度方向上堆叠。

3.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述第一外电极和所述第二外电极中的每个不延伸到所述上表面、所述第一侧表面和所述第二侧表面。

4.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述拐角部具有关于长度-厚度方向的三角形截面形状。

5.根据权利要求4所述的线圈电子组件，其中，

在同一外片或同一内片上，所述线圈主体和所述拐角部之间的最小距离是从所述线圈主体到所述拐角部的内边缘的中心的距离。

6.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述拐角部的所述内边缘呈凹入的曲线。

7.根据权利要求6所述的线圈电子组件，其中，

所述拐角部的所述内边缘的曲率半径的范围为从所述拐角部的所有边缘中的最长边缘的长度的100％至1000％。

8.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

暴露于主体的所述拐角部的外边缘的长度的范围为从20μm至150μm。

9.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述多个内片和所述外片中的每个包括热固性树脂。

10.根据权利要求9所述的线圈电子组件，其中，

所述多个内片和所述外片中的每个的厚度的范围为从10μm至50μm。

11.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述外片中的每个包括另一拐角部，所述另一拐角部连接到所述第一外电极和所述第二外电极中的一个并且与电连接到设置在同一外片上的线圈主体的延伸部物理地接触。

12.根据权利要求11所述的线圈电子组件，其中，

所述外片的所述延伸部分别在朝向所述第一外电极和所述第二外电极的方向上延伸。

13.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述拐角部在所述主体的所述厚度方向上延伸到的点低于所述第一外电极和所述第二外电极分别在所述主体的第一端表面和第二端表面上在所述主体的所述厚度方向上延伸到的点。

14.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，

所述线圈主体彼此连接以形成具有整体螺旋形状的内线圈。

15.根据权利要求14所述的线圈电子组件，其中，

所述内线圈的芯部中心的方向与堆叠所述多个内片和所述外片所沿的方向平行。