CN109903976A

CN109903976A - 电感器

Info

Publication number: CN109903976A
Application number: CN201811318364.9A
Authority: CN
Inventors: 许英民; 金范锡; 韩东昈
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2038-11-07
Also published as: US20190180929A1; US11227716B2; KR101973449B1; CN109903976B

Abstract

提供了一种电感器。所述电感器包括：支撑构件；线圈，包括设置在所述支撑构件的一个表面或另一表面上的多个线圈图案；绝缘层，围绕所述线圈；以及包封剂，包封所述支撑构件和所述多个线圈图案。所述绝缘层的至少一部分可被设置为从所述支撑构件的所述一个表面或所述另一表面朝向所述支撑构件的中心凹入。

Description

电感器

本申请要求于2017年12月11日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0169457号韩国专利申请的优先权的权益，所述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

本公开涉及一种电感器，更具体地，涉及一种包括具有高的高宽比(AR)的线圈的高电感薄膜式功率电感器。

背景技术

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

根据这样的技术趋势，第10-1999-0066108号韩国专利公开公布提供了一种功率电感器，所述功率电感器包括具有通路孔的基板和设置在基板的相对的表面上并通过基板的通路孔彼此电连接的线圈，以致力于提供一种包括具有均匀且大的高宽比(AR)的线圈的电感器。

另外，在功率电感器的设计中，上线圈和下线圈大体上通过填充通路孔彼此连接。在这种情况下，通路孔衬垫部的线宽被设计成大于缠绕的另一线圈图案的线宽。因此，通路孔衬垫部相比于线圈图案的线宽更加快速地生长，并且在随后不执行另外的平坦化工艺时会难以提供具有期望的厚度的图案镀覆而没有镀覆偏差。

发明内容

本公开的一方面可提供一种电感器，所述电感器包括实现为可改善相邻的线圈图案之间的绝缘可靠性的具有高的高宽比(AR)和细线宽的线圈。

根据本公开的一方面，一种电感器可包括主体和外电极，所述主体包括：支撑构件，包括通路孔和通孔；线圈，包括设置在所述支撑构件的一个表面或另一表面上的多个线圈图案；绝缘层，围绕所述多个线圈图案；以及磁性材料，包封所述支撑构件和所述线圈，所述外电极设置在所述主体的外表面上。所述绝缘层的至少一部分可从所述支撑构件的所述一个表面或所述另一表面朝向所述支撑构件的中心凹入。

根据本公开的另一方面，一种电感器可包括：主体，所述主体包括：支撑构件，包括通路孔和通孔；线圈，包括在所述支撑构件上的多个线圈图案；绝缘层，覆盖所述线圈并延伸到所述支撑构件的凹入的表面上；以及磁性材料，包封所述支撑构件和所述线圈；以及外电极，在所述主体的外表面上。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，在附图中：

图1是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性透视图；

图2是沿着图1的线I-I'截取的截面图；

图3A至3J是示出制造图1和图2的电感器的方法的示例的视图；

图4是示出根据图1和图2的电感器的变型示例的电感器的截面图；以及

图5是示出根据图1和图2的电感器的另一变型示例的电感器的截面图。

具体实施方式

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的电感器。然而，本公开不必然受限于此。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性透视图，图2是沿着图1的线I-I'截取的截面图。

参照图1和图2，电感器100可包括主体1和设置在主体的外表面上的外电极2。外电极可包括彼此面对并具有不同的极性的第一外电极21和第二外电极22。

主体1可基本上形成电感器的外形，并可具有沿着厚度方向T彼此相对的上表面和下表面、沿着长度方向L彼此相对的第一端表面和第二端表面以及沿着宽度方向W彼此相对的第一侧表面和第二侧表面，因此大体上具有六面体的形状。

主体1可包括磁性材料11。磁性材料可以是具有磁性质的材料，例如，其中铁氧体或金属磁性颗粒填充在树脂中的材料，并且金属磁性颗粒可包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中选择的一种或更多种。

磁性材料可用作包封下面将要描述的支撑构件12和由支撑构件12支撑的线圈13的包封剂。

支撑构件12可用于支撑线圈13，并可用于使线圈13更容易地形成。支撑构件12可具有用于支撑线圈13的适当的刚性，可利用由本领域技术人员在具有绝缘性质的材料中适当地选择的材料形成，并且可具有薄板形状。支撑构件12可以是例如任何已知的覆铜层叠板(CCL)的中央芯部，或可采用感光介电(PID)树脂、ABF(Ajinomoto build-up film)等。支撑构件12还可具有玻璃纤维等浸渍在绝缘树脂中的诸如半固化片的薄板结构。

支撑构件12的一个表面12a和支撑构件12的与所述一个表面12a相对的另一表面12b中的至少一个可包括预定的凹部12h。凹部12h可从一个表面12a或另一表面12b朝向支撑构件12的中央形成。本领域技术人员可适当地选择凹部的截面形状，但由于当形成凹部12h时凹部12h从支撑构件12的一个表面12a或另一表面12b朝向支撑构件12的中央蚀刻，因此凹部的截面形状可以是朝向支撑构件12的中央变得相对窄的形状。换言之，凹部12h的截面形状可以是宽度朝向下的方向减小的锥形形状(未示出)。然而，凹部的截面形状不限于此，而可以是矩形形状、梯形形状、倒梯形形状等(未示出)。

本领域技术人员可根据需求适当地设置凹部12h的深度T1和最大宽度W1。然而，深度T1可以是支撑构件的整体厚度T₀的0.45或更小。原因是当深度T1大于支撑构件的整体厚度T₀的45％时，形成在支撑构件12的一个表面12a中的凹部12h和形成在支撑构件12的另一表面12b中的另一凹部12h将穿透支撑构件12的风险增大，同时彼此交汇的机会增大。另外，凹部12h的宽度W1可与在同一平面中彼此相邻且凹部12h插设在其间的线圈图案13a与线圈图案13b之间的空间的宽度大致相同。

凹部12h指通过去除支撑构件12的表面的一部分形成的空的空间，并可填充有绝缘层或磁性材料。凹部12h可在同一平面中形成在相邻的线圈图案13a与线圈图案13b之间。凹部12h可用于防止同一平面中的相邻的线圈图案13a与线圈图案13b之间的短路，这将相对于下面将描述的制造电感器100的方法进行详细地描述。然而，制造电感器100的方法不仅限于下面的描述。

参照图3A至图3J，可准备可用作支撑构件12的绝缘基板31(见图3A)。可在绝缘基板31中形成具有预定直径的通路孔V(见图3B)。然后，可剥离在绝缘基板31的上表面和下表面上形成的诸如铜(Cu)镀层等的金属层(见图3C)。然而，当在准备的绝缘基板31的上表面和下表面上不设置金属层时，可省略剥离金属层的工艺。

然后，可在绝缘基板31的上表面和下表面上形成种子层32(见图3D)。在这种情况下，可形成种子层32以围绕通路孔的侧表面。可选择地，除了通路孔V的侧表面之外，在仅在绝缘基板31的上表面和下表面上形成种子层32之后，可通过单独的工艺填充通路孔V。在这种情况下，可通过诸如溅射、化学气相沉积(CVD)、化学镀铜等方法形成种子层32。例如，当通过溅射形成种子层32时，可增大选择诸如Mo、Al、Ti、W等材料的自由度。种子层32可利用可通过激光束与下面将要描述的绝缘体33一起被容易地去除的材料形成，由于当种子层32过于厚时难以通过下面将要描述的工艺去除种子层32，因此种子层32的厚度可不超过2μm。

然后，可在种子层上层叠绝缘体33(见图3E)。在这种情况下，绝缘体33可具有堆叠有多个绝缘片的结构或者具有一体地形成有一个厚的绝缘体层的结构。绝缘体33可包括诸如环氧树脂的感光绝缘材料。

可以以与线圈图案对应的形状使绝缘体33图案化(见图3F)。可通过曝光和显影工艺执行图案化。在这种情况下，可适当地选择被图案化和剩余的绝缘体331中的每个的高宽比(AR)。然而，绝缘体331中的每个的线宽可分别为小于等于40μm且大于等于6μm，以实现具有高的高宽比(AR)和细线宽的线圈图案。使绝缘基板31上的种子层32暴露的开口33h可通过使用例如诸如紫外(UV)光刻、深紫外(DUV)光刻或远紫外(EUV)光刻的光刻进行图案化来形成。

可使用线圈图案34填充绝缘体的开口33h(见图3G)。可通过使用种子层32作为种子层的镀覆工艺形成线圈图案34，但是不限于此。可通过填充线圈图案34的工艺填充通路孔V的中央部分。

然后，虽然没有详细地示出，但是绝缘体331的上表面可设置在与线圈图案34的上表面相同的水平面上，或者可设置在线圈图案34的上表面上方的水平面上。然而，当绝缘体331的上表面设置在线圈图案34的上表面下方的水平面上时，即，当线圈图案34过度地镀覆时，可执行单独的抛光工艺以使绝缘体331的上表面与线圈图案34的上表面设置在同一水平面上。

另外，可使用激光束去除相邻的线圈图案34之间的剩余的绝缘体331(见图3H)。在这种情况下，绝缘体331和设置在绝缘体331下方的种子层需要被一起去除，这可由本领域技术人员通过适当地设置激光束照射条件来执行。设置在绝缘体331下方的种子层32需要被完全去除，并且当产生剩余的种子层32时，会存在将在相邻的线圈图案34之间将发生短路的风险。因此，在使用激光束去除绝缘体331的工艺中，可在绝缘基板31的一个表面的一部分或另一表面的一部分中形成凹部31h以防止将要发生短路的风险。本领域技术人员需要适当地选择凹部31h的宽度和深度，并且凹部31h的深度需要是在从绝缘基板31的一个表面形成的凹部31h与从绝缘基板31的另一表面形成的凹部31h之间不产生导通的深度。

在完全去除绝缘体331并且在绝缘基板31的表面上形成凹部31h之后，可在线圈图案34的表面上涂覆具有预定厚度的绝缘层35(见图3I)。绝缘层35还可形成在凹部31h中的至少一部分中。可形成绝缘层35用于相邻的线圈图案34之间的绝缘以及线圈图案34与包封线圈图案34的磁性材料之间的绝缘。

另外，可通过诸如填充将支撑构件12和线圈13两者包封的磁性材料11的工艺、用于形成第一外电极21或第二外电极22的镀覆工艺等的完成工艺制造电感器100。

再次参照图2，线圈13可由支撑构件12支撑。线圈13可包括多个线圈图案13a和多个线圈图案13b。多个线圈图案13a和多个线圈图案13b中的每个可包括种子层131和设置在种子层131上的一个或更多个镀层132。可通过图3D中示出的形成种子层32的工艺制备种子层131，并且种子层131的具体厚度可小于2μm，并且优选地可大于等于50nm且小于等于1μm。种子层131可利用铜(Cu)合金形成，或可包括Mo、Ni、Al、Ti和W中的一种或更多种的合金。当种子层131利用铜合金形成时，除了与镀层132的下表面接触的利用铜合金形成的种子层131之外，仅与绝缘体331的下表面接触的利用铜合金形成的种子层131需要通过利用激光束去除绝缘体331的工艺被选择地去除，因此种子层131可足够薄以被容易地去除。

设置在种子层131上的镀层132可为基本确定线圈13的高宽比(AR)的线圈部，由于绝缘体331用作引导件，所以可通过基本具有矩形截面形状且具有约200μm的大厚度的线圈图案34实现镀层132。镀层132可包括诸如铜(Cu)合金的具有优异的导电性的材料。种子层131的材料可与镀层132的材料相同或不同。

种子层131的线宽和镀层132的线宽可彼此基本相同。例如，种子层131的上表面的宽度可与镀层132的下表面的宽度基本相同。原因是镀层132形成为填充绝缘体331的开口。另外，原因是相邻的线圈图案34之间的绝缘体331用于控制镀层132的形状并引导镀层132的镀覆生长方向。

另外，种子层131的线宽L1与镀层132中设置为距支撑构件12最远的最外镀层132的线宽L2可彼此基本相同。例如，种子层131的最大线宽与一个或更多个镀层中设置为距支撑构件12最远的镀层的最大线宽可基本上相同。在图3A至图3J中，由于镀层132的数量仅为一个，所以最外镀层132不单独地存在。然而，即使在镀层132的数量为两个或更多个的情况下，最外镀层132的线宽L2也可与种子层131的线宽L1基本相同。

绝缘层14可应用于线圈图案13a和线圈图案13b的表面。绝缘层14的厚度可大于等于1μm且小于等于10μm。当绝缘层14的厚度小于1μm时，可能无法确保绝缘层的绝缘可靠性，当绝缘层14的厚度大于10μm时，会过度地限制可填充磁性材料的空间，这在电感方面是不利的。

由于绝缘层14与凹部12h的上表面接触，因此绝缘层14可具有从支撑构件12的一个表面12a或另一表面12b朝向支撑构件12的中心凹入的结构。

同时，随着凹部12h的宽度W1和深度T1变大，除了绝缘层14之外，凹部可填充有磁性材料，这将参照图4进行描述。

图4的具有第一外电极221和第二外电极222的电感器200与图1和图2的电感器100的不同之处在于：电感器200的相邻的线圈图案之间的空间大于电感器100的相邻的线圈图案之间的空间。为了方便解释，省略与上述描述的那些组件重复的组件的描述，主要描述与以上描述的那些内容不同的内容。

参照图4，除了绝缘层214之外，凹部212h可填充有磁性材料211。由于绝缘层214不足够厚至完全填充凹部，所以凹部212h的在被绝缘层214填充之后剩余的部分可填充有磁性材料。

接下来，图5是示出根据图1和图2的电感器100的另一变型示例的具有第一外电极321和第二外电极322的电感器300的截面图。在图5的电感器300中，凹部312h可形成为具有比相邻的线圈图案313a和线圈图案313b之间的宽度W2大的宽度W1。在这种情况下，绝缘层314可设置在如上所述的凹部312h的空间中，由于凹部312h被形成为具有相对大的宽度，所以可确定地确保相邻的线圈图案313之间将不存在种子层3131的可能性。在这种情况下，凹部312h延伸到与凹部312h相邻的线圈图案313的下表面的深度水平D1可为线圈图案13a的线宽L2的0.4或更小。其目的可以是防止线圈图案13a与支撑线圈图案313的支撑构件12之间的脱层。

根据上述电感器300，可防止由于具有线宽细并且相邻的线圈图案313a与线圈图案313b之间的空间小的结构的线圈图案313之间的短路而导致的电感器300的可靠性的降低。如上所述，可抑制电感器的短路，使得线圈图案313的高宽比(AR)可进一步增加，并且相邻的线圈图案313a和线圈图案313b之间的空间的线宽可变得更细。因此，可稳定地满足对小型化的高电感薄膜电感器300的需求。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可提供一种改善了DC电阻Rdc特性且增强了小的片尺寸的线圈图案之间的绝缘可靠性的电感器。

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，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims

1.一种电感器，包括：

主体，所述主体包括：支撑构件，包括通路孔和通孔；线圈，包括设置在所述支撑构件的一个表面或另一表面上的多个线圈图案；绝缘层，围绕所述线圈；以及磁性材料，包封所述支撑构件和所述线圈；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上，

其中，所述绝缘层的至少一部分被设置为从所述支撑构件的所述一个表面或所述另一表面朝向所述支撑构件的中心凹入。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述多个线圈图案中的每个包括种子层和设置在所述种子层上的一个或更多个镀层。

3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述种子层具有50nm至1μm范围的厚度。

4.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述种子层的上表面的宽度与所述镀层的下表面的宽度相同。

5.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述种子层的材料与所述镀层的材料相同。

6.根据权利要求5所述的电感器，其中，所述种子层和所述镀层中的每个包括铜合金。

7.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述种子层的材料不同于所述镀层的材料。

8.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述种子层包括Mo、Ni、Al、Ti和W中的一种或更多种的合金。

9.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述镀层包括铜合金。

10.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述种子层的最大线宽与所述一个或更多个镀层中设置为距所述支撑构件最远的镀层的最大线宽相同。

11.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述支撑构件的设置在所述多个线圈图案的相邻的线圈图案之间的所述一个表面或所述另一表面包括从所述一个表面或所述另一表面朝向所述支撑构件的中心形成的多个凹部。

12.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述多个凹部中的每个的截面的形状是锥形形状。

13.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述多个凹部被所述绝缘层和所述磁性材料的至少一种填充。

14.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述多个凹部的深度为所述支撑构件的整体厚度的0.45或更小。

15.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述多个凹部的上表面的宽度大于所述相邻的线圈图案之间的空间的宽度。

16.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述多个凹部延伸到面向所述多个凹部的线圈图案的下表面的长度为所述线圈图案的线宽的0.4或更小。

17.一种电感器，包括：

主体，所述主体包括：支撑构件，包括通路孔和通孔；线圈，包括在所述支撑构件上的多个线圈图案；绝缘层，覆盖所述线圈并延伸到所述支撑构件的凹入的表面上；以及磁性材料，包封所述支撑构件和所述线圈；以及

外电极，在所述主体的外表面上。

18.根据权利要求17所述的电感器，其中，所述多个线圈图案中的每个包括种子层和所述种子层上的一个或更多个镀层。

19.根据权利要求18所述的电感器，其中，所述种子层具有50nm至1μm范围的厚度。

20.根据权利要求18所述的电感器，其中，所述种子层的上表面的宽度与所述镀层的下表面的宽度相同。