CN109903945B - 薄膜线圈组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄膜线圈组件。所述薄膜线圈组件包括主体以及第一外电极和第二外电极。所述主体包括：第一线圈，相对于第一轴向方向缠绕，并具有第一种子层和设置在所述第一种子层上的第一镀层；第二线圈，连接到所述第一线圈，相对于与所述第一轴向方向平行的第二轴向方向缠绕，并具有第二种子层和设置在所述第二种子层上的第二镀层；连接部，将所述第一线圈和所述第二线圈彼此连接，并设置在与所述第一轴向方向和所述第二轴向方向垂直的方向上；以及密封构件，密封所述第一线圈和所述第二线圈以及所述连接部。
Description
本申请基于并要求于2017年12月7日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0167531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被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种薄膜线圈组件，更具体地，涉及一种薄膜功率线圈组件。
背景技术
移动装置的与电池一起工作的DC-DC转换器用于通过集成在单个芯片中的PMIC将供应的电压转换为内部电路中所需的电压。这里，需要电容器和线圈组件、无源组件。近来，随着由于各种移动装置功能导致的功耗的增加，可采用在PMIC周围具有较小的损耗和优异的效率的无源组件，以延长移动装置中的电池使用时间。在这样的无源组件中，优选由于具有优异的效率而能够减小产品尺寸并增大电池容量的小且低轮廓的功率线圈组件。
发明内容
本公开的一方面可提供一种能够在通过改变传统的薄膜功率线圈组件的结构来增大线圈的高宽比(AR)的同时通过减小线圈的总厚度来实现低轮廓芯片的薄膜线圈组件。
根据本公开的一方面，一种薄膜线圈组件可包括主体以及第一外电极和第二外电极，所述主体包括：第一线圈，相对于第一轴向方向缠绕，并具有第一种子层和设置在所述第一种子层上的第一镀层；第二线圈，连接到所述第一线圈，具有平行于第一轴向方向的第二轴向方向，并包括第二种子层和形成在所述第二种子层上的第二镀层；连接部，将所述第一线圈和所述第二线圈彼此连接，并设置在与所述第一轴向方向和所述第二轴向方向垂直的方向上；以及密封构件，密封所述第一线圈和所述第二线圈以及所述连接部，所述第一外电极和所述第二外电极设置在所述主体的外表面上并分别连接到所述第一线圈和所述第二线圈。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将被更加清楚地理解，在附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的薄膜线圈组件的示意性透视图；
图2是沿着图1的方向A观察的薄膜线圈组件的示意性平面图；
图3是沿着图2的线I-I'截取的示意性截面图；以及
图4是根据图1的薄膜线圈组件的变型的薄膜线圈组件的示意性透视图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中详细地描述本公开的示例性实施例。
图1是根据本公开的示例性实施例的薄膜线圈组件的示意性透视图。图2是从图1的薄膜线圈组件的上表面观看的图1的薄膜线圈组件的示意性平面图。
参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例的示意性薄膜线圈组件100包括主体1以及设置在主体1的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。
主体1呈现出薄膜线圈组件100的外观并可包括在厚度T的方向上彼此面对的上表面和下表面、在长度L的方向上彼此面对的第一端表面和第二端表面以及在宽度W的方向上彼此面对的第一侧表面和第二侧表面，以包括大体六面体形状，但不限于此。
主体1包括磁性材料11。磁性材料11基本上确定主体1的外观。磁性材料11可包括具有磁性质的材料，并可例如用铁氧体或金属基软磁材料填充而形成。铁氧体可包括诸如Mn-Zn铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Ni-Zn-Cu铁氧体、Mn-Mg铁氧体、Ba铁氧体或Li铁氧体等的已知的铁氧体。金属基软磁材料可以是包括从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的至少一种的合金，并可包括例如Fe-Si-B-Cr基非晶金属颗粒，但不限于此。金属基软磁材料可具有0.1μm至20μm的粒径，并可分散在诸如环氧树脂或聚酰亚胺的聚合物中。
磁性材料11布置为同时密封第一线圈131、第二线圈132和连接第一线圈131和第二线圈132的连接部12。鉴于此，磁性材料11可指的是密封剂。
第一线圈131和第二线圈132分别包括第一磁芯131c和第二磁芯132c。第一磁芯131c和第二磁芯132c仅在方向上不同(例如，第一磁芯131c的方向可定义为第一轴向方向，第二磁芯132c的方向可定义为第二轴向方向)，并可布置为基本上彼此平行(即，第一轴向方向可与第二轴向方向平行)。具体地，第一磁芯131c和第二磁芯132c沿主体1的长度方向L延伸。具体地，第一磁芯131c朝向主体1的长度L方向的(+)方向延伸，第二磁芯132c朝向主体1的长度L方向的(-)方向延伸。这是对于第一线圈131和第二线圈132实际上通过第一外电极21和第二外电极22连接到外部电源的情况的解释。
此外，第一线圈131和第二线圈132中的每个具有螺旋形状，但不限于此。然而，通过第一线圈131和第二线圈132实现的螺旋形状不同于通过传统的薄膜线圈组件实现的螺旋形状。例如，该螺旋形状可以是整体具有矩形柱形状的螺旋形状，不同于圆形柱形状。
用于将第一线圈131和第二线圈132彼此电连接的连接部12设置为与第一磁芯131c和第二磁芯132c垂直，即，连接部12可设置在与第一线圈131的第一轴向方向和第二线圈132的第二轴向方向垂直的方向上。这与如下传统的薄膜线圈组件不同：在该传统的薄膜线圈组件中，连接多个线圈的连接部(过孔)与相应的线圈的磁芯平行地布置。连接部12的两端分别连接到第一线圈131和第二线圈132而不需要单独的支撑构件，从而连接部12嵌在磁性材料11中。
同时，图3是沿着图2的线I-I'截取的示意性截面图。将参照图3详细地描述第一线圈131和第二线圈132。然而，由于第一线圈131的描述可直接应用于第二线圈132的描述，因此为了便于解释，将省略第二线圈132的单独的描述。具体地，第一线圈131的第一种子层1311和第一镀层1312的描述可直接应用于第二线圈132的第二种子层和第二镀层的描述。
参照图3，第一线圈131包括第一种子层1311和形成在第一种子层1311上的第一镀层1312。第一种子层1311和第一镀层1312可利用不同的材料制成。例如，第一种子层1311可包括可适用于溅射工艺的诸如Ti和Ni的导电材料，第一镀层1312可包括可适用于通常的镀覆工艺的诸如Cu的导电材料。第一种子层1311和第一镀层1312可包括彼此不同的材料。即使第一种子层1311和第一镀层1312包括相同的材料，也可在第一种子层1311和第一镀层1312之间存在预定界面。
第一种子层1311整体上构成第一线圈131的下表面。第一线圈131通过在作为基体的第一种子层1311上形成第一镀层1312而形成，从而基本上通过第一镀层1312来确保线圈的整体高宽比(AR)。
形成第一种子层1311的方法不受限制，例如，本领域技术人员可根据工艺需求和产品规格适当地选择诸如溅射、电镀和无电镀覆。
第一镀层1312被构造为基本上确保线圈的整体AR，并且同时被构造为连接到设置在其下方的第一种子层1311。第一镀层1312至少包括第一层1312a和第二层1312b。第一层1312a的截面具有大体矩形形状，但不限于此。第一层1312a的截面形状不限于具有大体矩形形状，例如，在第一种子层1311上层叠多个绝缘片之后，对绝缘片进行曝光和显影，以具有用于形成第一层1312a的开口，然后可在开口中执行镀覆。在这种情况下，绝缘片用于防止在镀覆时镀层变形为蘑菇形状或钟形状。
接着，在第一层1312a的上侧上设置第一镀层1312的第二层1312b。与第一层1312a的矩形截面不同，第二层1312b的截面可具有例如“┏┑”形状。这是因为第二层1312b的上表面基本上确定了第一线圈131的上表面的形状。
同时，根据形成第二层1312b的方法，还可在第一层1312a与第二层1312b之间包括第三层1312c。第三层1312c被构造为具有与第二层1312b的下表面对应的大体凹凸结构的薄导电膜。形成第三层1312c的方法不受限制，并且第三层1312c可被构造为具有大体均匀的厚度的薄膜就足够了。例如，可利用化学镀覆。由于通过与第一层1312a和第二层1312b分开的工艺形成第三层1312c，因此第三层1312c可作为单独的层与第一层1312a和第二层1312b区分开。由于第三层1312c是导电材料就足够了，因此在选择第三层1312c的材料方面存在高的自由度。第三层1312c在功能方面基本上用作用于第二层1312b的种子图案，并且利用第三层1312c作为种子层镀覆第二层1312b。作为一个示例，第三层1312c可比第一层1312a或第二层1312b薄。
参照图3，绝缘材料13设置在第一镀层1312的第一层之间的整个空间P中。绝缘材料13可以是用于提高相邻的第一镀层之间的绝缘的可靠性的材料。例如，绝缘材料13可通过在第一层之间的空间P中层叠诸如ABF的绝缘膜而形成。同时，虽然没有具体示出，但是可利用磁性材料填充空间P的至少一部分。在第一层之间的空间P相对大的情况下以及即使当设置用于涂覆第一层的表面的绝缘层时也在第一层之间的空间P中存在边缘的情况下，可另外填充磁性材料，以增大磁导率。
此外，第一线圈131的在主体1的长度L方向的(+)方向上设置在最远处的第二层1312b的一部分直接连接到连接部12。第一线圈131可通过连接部12电连接到第二线圈132。在这种情况下，当连接部12直接连接到第二线圈132时，直接将连接部12连接到第二线圈132的第二镀层是经济的。
第一线圈131的描述可应用于通过连接部12连接到第一线圈131的第二线圈132。
作为参考，将描述制造第一线圈131的方法。(a)作为制备支撑构件的步骤，由于支撑构件是从最终的产品被去除的构造，因此期望选择用激光等容易地可去掉的材料。可适当地选择支撑构件的厚度，并且可考虑到材料的特性和所需的机械强度来选择支撑构件的厚度。同时，支撑构件可使用传统的PCB基板，但是当PCB基板没有被完全去除时，可存在剩余的部分。即使当PCB基板的一部分剩余时，该部分也可在该剩余部分不影响电特性值的情况下被保留。接下来，(b)在支撑构件上设置具有预定图案的第一种子层1311。设置第一种子层1311的方法不受具体限制。可应用所有的无电镀覆、电镀、溅射等。(c)在第一种子层1311上形成用于形成第一镀层1312的绝缘图案。可通过层叠多个绝缘片，然后使绝缘片曝光并显影以具有预定图案来形成绝缘图案。(d)接下来，使用先前设置在绝缘图案的开口中的第一种子层1311作为基体形成第一镀层1312的第一层1312a。在这种情况下，形成第一镀层1312的方法不受具体限制。可应用通常的电镀。(e)在形成第一镀层1312之后，可去除绝缘图案。可在绝缘图案被去除的空间中执行ABF层叠，或者可在该空间中填充磁性材料。(f)可在第一层1312a和ABF层叠层或用磁性材料填充的层上形成具有凹凸结构的第三层1312c的化学层。该工艺可根据在第一层1312a上形成第二层1312b的方法选择性地省略。(g)在第一层1312a和第三层1312c上形成第二层1312b的工艺包括另外地设置绝缘图案，然后将第二层1312b镀覆在绝缘图案的开口中。其后，在与支撑构件的其上设置有第一线圈131的一个表面相对的表面上形成第二线圈132，从而第一线圈131和第二线圈132布置为相对于支撑构件彼此面对。随后，可通过去除支撑构件的工艺去除支撑构件，然后可将磁性材料或绝缘材料填充在支撑构件被去除的空间中。
除了上述描述之外，这里将省略上述根据本公开的示例的薄膜线圈组件的特征的重复描述。
接下来，图4是根据图1的薄膜线圈组件100的变型的薄膜线圈组件200的示意性透视图。
与图1至图3中描述的薄膜线圈组件100相比，图4的薄膜线圈组件200还包括位于与第一线圈131相同的平面上的第三线圈133，并且还包括位于与第二线圈132相同的平面上的第四线圈134。此外，薄膜线圈组件200还包括将第三线圈133和第四线圈134彼此连接的另外的连接部14、电连接到第三线圈133的第三外电极23以及电连接到第四线圈134的第四外电极24。这里，第三线圈133设置在与第一线圈131相同的平面上指的是第三线圈133相对于宽度W方向和长度L方向设置在与第一线圈131相同的位置处，并且与第一线圈131在厚度T方向上分开预定空间。与以上相同的内容被应用于第四线圈134和第二线圈132。
如图4中所示，第三线圈133连接到第四线圈134，第一线圈131连接到第二线圈132，同时第一线圈131和第二线圈132以及第三线圈133和第四线圈134彼此物理分开，并且如果必要，本领域技术人员可适当地设置第一线圈131和第二线圈132与第三线圈133和第四线圈134之间的间隔。将第三线圈133和第四线圈134彼此连接的另外的连接部定位为面对连接第一线圈131和第二线圈132的连接部(相对于长度L方向)。
图4公开了根据实施例的薄膜线圈组件200还包括第三线圈133与第四线圈134，但不限于此。如果必要，本领域技术人员可采用预定的另外的线圈以及外电极。
如上所述，由于传统的薄膜线圈组件包括作为支撑构件的基板，因此难以实现低轮廓薄膜线圈组件。本公开提供一种能够通过改变薄膜线圈组件的结构而减小薄膜线圈组件的总厚度同时具有高的AR的薄膜线圈组件。
虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但对本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的由所附的权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变型。
Claims (17)
1.一种薄膜线圈组件，包括主体以及第一外电极和第二外电极，
所述主体包括：
第一线圈，具有螺旋形状，相对于第一轴向方向缠绕，并具有第一种子层和设置在所述第一种子层上的第一镀层；
第二线圈，连接到所述第一线圈，具有螺旋形状，相对于与所述第一轴向方向平行的第二轴向方向缠绕，并具有第二种子层和设置在所述第二种子层上的第二镀层；
连接部，将所述第一线圈和所述第二线圈彼此连接，并设置在与所述第一轴向方向和所述第二轴向方向垂直的方向上；以及
密封构件，密封所述第一线圈和所述第二线圈以及所述连接部，
所述第一外电极和所述第二外电极设置在所述主体的一个外表面上并分别连接到所述第一线圈和所述第二线圈，
其中，所述第一种子层包括彼此分开的多个种子层，并且通过利用所述第一镀层连接所述多个种子层的两个相邻的种子层而电连接，并且
所述第一镀层至少包括第一层和设置在所述第一层上的第二层，
其中，所述第一镀层的第二层的下表面具有凹凸结构。
2.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述连接部的一端延伸连接到所述第一线圈的距所述第一外电极最远的线圈匝，所述连接部的另一端延伸连接到所述第二线圈的距所述第二外电极最远的线圈匝。
3.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一线圈和所述第二线圈中的每个具有整体呈矩形柱形状的螺旋形状。
4.根据权利要求2所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一线圈的距所述第一外电极最远的线圈匝包括与所述连接部位于同一平面的平面部分，所述平面部分与所述连接部呈螺旋形状。
5.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一镀层还包括介于所述第一层和所述第二层之间的第三层，并且
第三层比所述第一层或所述第二层薄。
6.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一层的截面是矩形，并且
所述第一层与另一相邻的第一层物理分开，并通过所述第二层连接到另一相邻的第一层。
7.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第二种子层包括彼此分开的多个种子层，并且通过利用所述第二镀层连接所述多个种子层的两个相邻的种子层而电连接，并且
所述第二镀层至少包括第一层和设置在所述第一层上的第二层，其中，所述第二镀层的第二层的下表面具有凹凸结构。
8.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，形成在所述第一镀层的相邻的线圈匝之间的空间的至少一部分利用磁性材料填充。
9.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，形成在所述第一镀层的相邻的线圈匝之间的空间完全利用绝缘材料填充。
10.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第二线圈具有与所述第一线圈大体相同的结构。
11.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述连接部连接到所述第一线圈的所述第一镀层和所述第二线圈的所述第二镀层。
12.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，支撑构件和磁性材料中的至少一者设置在形成于所述第一线圈和所述第二线圈之间的空间中。
13.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一外电极和所述第二外电极两者布置为面对所述连接部。
14.根据权利要求13所述的薄膜线圈组件，其中，所述第一外电极和所述第二外电极在所述主体的一个表面上彼此分开预定距离。
15.根据权利要求1所述的薄膜线圈组件，
其中，第三线圈还设置在与设置有所述第一线圈的平面相同的平面上，并且
第四线圈还设置在与设置有所述第二线圈的平面相同的平面上。
16.根据权利要求15所述的薄膜线圈组件，
其中，所述第三线圈和所述第四线圈通过另外的连接部连接。
17.根据权利要求16所述的薄膜线圈组件，所述薄膜线圈组件还包括：
第三外电极和第四外电极，设置在所述主体的另一外表面上并分别连接到所述第三线圈和所述第四线圈，并且
所述第三外电极和所述第四外电极两者布置为面对所述另外的连接部。
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