CN109961938A - 线圈组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种线圈组件及其制造方法。线圈组件包括主体和线圈部，线圈部嵌在主体中并包括具有多个线圈匝的线圈图案和支撑线圈图案的支撑构件。多个线圈匝的内部线圈匝的高度低于多个线圈匝的连接到内部线圈匝并在内部线圈匝的外侧卷绕的外部线圈匝的高度。制造线圈组件的方法包括：在支撑构件上形成螺旋形状的镀覆种子图案，形成切除螺旋形状的镀覆种子图案的切除部，以及通过在螺旋形状的镀覆种子图案上执行镀覆来形成穿越切除部延伸的线圈图案。

Description

线圈组件及其制造方法
本申请要求于2017年12月26日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0179515号韩国专利申请的优先权权益，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
本公开涉及一种线圈组件及其制造方法。
背景技术
为了支持诸如数字电视(TV)、移动电话、膝上型计算机等的电子装置的小型化和薄型化，需要这样的电子装置中使用的线圈组件的小型化和薄型化。为了满足这样的需要，已经开发了各种类型的线圈组件。
线圈组件的小型化和薄型化的主要困难在于要有能力在小型化的封装件中保持线圈匝数和线圈图案的截面积，从而提供尽管小型化和薄型化仍具有特性与现有的线圈组件的特性相同的线圈组件。为了满足这样的需求，已经研究了增大线圈图案的高宽比的方法。在该方法中，可通过镀覆工艺形成线圈图案。然而，随着线圈图案的期望的高宽比的增大，越可能出现如下的情况：将产生取决于镀覆生长速度差异的线圈图案之间的高度偏差。因此，需要用于在镀覆工艺中精确地控制线圈图案的高度的技术。
发明内容
本公开的一方面可提供制造线圈组件的方法以及具有改善的可靠性和磁特性的线圈组件，该方法能够根据关于线圈图案的特定部分的镀覆生长控制线圈图案的高度。
根据本公开的一方面，一种线圈组件可包括主体，所述主体具有嵌在其中的线圈部。所述线圈部包括具有多个线圈匝的线圈图案和支撑所述线圈图案的支撑构件。所述多个线圈匝的内部线圈匝的高度低于所述多个线圈匝的连接到所述内部线圈匝并在所述内部线圈匝的外侧卷绕的外部线圈匝的高度。
根据本公开的另一方面，一种线圈组件包括主体，所述主体具有嵌在其中的线圈部，制造所述线圈组件的方法可包括在支撑构件的至少一个表面上形成螺旋形状的镀覆种子图案。形成切除所述螺旋形状的镀覆种子图案的至少一个切除部，并在所述螺旋形状的镀覆种子图案的两侧形成图案壁。使用所述螺旋形状的镀覆种子图案通过镀覆工艺形成在所述图案壁之间延伸的线圈图案。
根据本公开的又一方面，一种制造线圈组件的方法可包括：在支撑构件的表面上形成第一镀覆种子图案和第二镀覆种子图案，其中，所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案通过切除部彼此分开。通过使用所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案中的仅所述第一镀覆种子图案仅执行第一镀覆工艺而在所述第一镀覆种子图案上形成第一镀覆层。在形成所述第一镀覆层之后，通过使用所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案执行第二镀覆工艺而在所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案上形成第二镀覆层。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的线圈组件的示意性透视图；
图2是图1的线圈组件的沿着I-I'线截取的截面图；
图3是图1的线圈组件的沿着II-II'线截取的截面图；
图4是示出根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的流程图；
图5是用于描述根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的平面图；
图6是示出根据示例性实施例的切除部中的镀覆生长的示图；
图7是图5的线圈组件的沿着III-III'线截取的截面图；
图8是用于描述根据另一示例性实施例的制造线圈组件的方法的示图；
图9是图8的线圈组件的沿着IV-IV'线截取的截面图；以及
图10A和图10B是示出根据示例性实施例的线圈组件的磁特性的图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图来详细描述示例性实施例。
图1是示出根据示例性实施例的线圈组件的示意性透视图，图2是图1的线圈组件的沿着I-I'线截取的截面图，图3是图1的线圈组件的沿着II-II'线截取的截面图。
参照图1至图3，根据示例性实施例的线圈组件100可包括主体10、线圈部13、第一外部电极21和第二外部电极22。
主体10可构成线圈组件的外观，并可具有在厚度方向T上彼此相对的上表面和下表面、在长度方向L上彼此相对的第一端表面和第二端表面以及在宽度方向W上彼此相对的第一侧表面和第二侧表面，从而具有大体六面体的形状，但不限于此。
第一外部电极21和第二外部电极22可设置在主体10的外表面上。示出了第一外部电极21和第二外部电极22具有“C”形状的情况，但是第一外部电极21和第二外部电极22可以具有任何形状，只要它们可以电连接到嵌在主体10中的线圈部13即可。另外，第一外部电极21和第二外部电极22可以利用导电材料形成。详细地说，第一外部电极21可以连接到线圈部13的一个端部的第一引线部13a，第二外部电极22可以连接到线圈部13的另一个端部的第二引线部13b。因此，第一外部电极21和第二外部电极22可以将线圈部13的相对端部电连接到外部电组件(例如，板的焊盘)。
主体10可包括磁性材料11。例如，主体10可利用铁氧体或金属基软磁材料形成。铁氧体可以包括诸如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、Li基铁氧体等的任何已知的铁氧体。另外，金属基软磁材料可以是包括从由Fe、Si、Cr、Al和Ni组成的组中选择的一种或更多种的合金。例如，金属基软磁材料可包括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或更大至20μm或更小的粒径，并可以以其分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物中的形式而被包括在所述聚合物中。
线圈部13可通过磁性材料11被包封在主体10中。另外，线圈部13可包括一个或更多个线圈图案130和支撑线圈图案130的支撑构件120。
如图1和图3中所示，线圈图案130可包括分别设置在支撑构件120的相对表面上的第一线圈图案131和第二线圈图案132。即，第一线圈图案131可以形成在支撑构件120的一个表面上，第二线圈图案132可以形成在支撑构件120的与支撑构件120的所述一个表面相对的另一表面上。
支撑构件120可用于支撑线圈图案130，并且可以用于使得内部线圈容易地形成。支撑构件120可利用诸如覆铜层叠板(CCL)基板、诸如ABF(Ajinomoto build-up film)的绝缘膜等的具有绝缘性质并具有薄膜形式的任何材料来形成。根据电子产品的朝向小型化的趋势，支撑构件120的特定厚度可以是薄的，但是优选地足以适当地支撑线圈图案130，因此可以是例如大约60μm。另外，在支撑构件120的中心处可形成通孔H。通孔H可以填充有磁性材料11，使得线圈组件100的整体磁导率可以提高。另外，在与支撑构件120的通孔H分开预定间距的位置处，通路孔190可穿过支撑构件120延伸。由于通路孔190填充有通路部P的导电材料，因此分别设置在支撑构件120的上表面和下表面上的第一线圈图案131和第二线圈图案132可以通过通路部P彼此物理连接且电连接。
为便于说明，在下文中将主要描述第一线圈图案131，但是所描述的第一线圈图案131的特征可同样应用于第二线圈图案132。
第一线圈图案131可以具有多匝。例如，第一线圈图案131可以以螺旋形状卷绕，并且可以具有根据设计适当地选择的匝数。
另外，第一线圈图案131可以包括内部线圈图案CP1和外部线圈图案CP2。内部线圈图案CP1可以是第一线圈图案131的与多个线圈匝的内部线圈匝对应的部分，外部线圈图案CP2可以是第一线圈图案131的与连接到内部线圈图案CP1并在内部线圈图案CP1的外侧延伸的多个线圈匝的外部线圈匝对应的部分。在示例性实施例中，内部线圈图案CP1可形成为具有低于外部线圈图案CP2的高度的高度(例如，垂直于支撑构件120的其上设置有第一线圈图案131的表面测得的高度)。即，在线圈组件100中，具有多个线圈匝的第一线圈图案131可具有在延伸方向上高度不同的线圈匝。此外，第一线圈图案131可形成为使得其高度从线圈部13的内部至线圈部13的外部阶梯式地增大。
另外，如图3中所示，第一线圈图案131可具有高度从通路部P至最外部线圈匝阶梯式地增大的形状。在这样的形状中，通过具有高度相对低于外部线圈图案CP2的高度的内部线圈图案CP1，可确保厚的边距h0(例如，主体10的上部外表面与线圈图案的上表面之间)。厚的边距h0可防止对线圈组件100的主体10的损坏，从而改善线圈组件的可靠性。
同时，图3和图1中示出了通路部P具有低于内部线圈图案CP1的高度的高度的情况，但通路部P可以具有与内部线圈图案CP1的高度相同的高度。
第一线圈图案131可通过电镀工艺利用镀覆生长来形成，并可以包括具有优异的导电性的金属。例如，第一线圈图案131可利用银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或其合金形成，但不限于此。
另外，线圈部13还可包括图案壁151。第一线圈图案131可在支撑构件120上在图案壁151之间延伸。每个图案壁151可设置在线圈图案130中的各个线圈图案130的相邻绕组之间。因为图案壁151可被用作用来形成第一线圈图案131的镀覆生长引导件，所以当使用图案壁151时，可以容易地控制第一线圈图案131的形状。例如，使用图案壁151形成的第一线圈图案131可具有高的高宽比。图案壁151可利用感光树脂形成，在所述感光树脂中，一种光致酸产生剂(PAG)和若干种环氧类树脂彼此结合，并且可以使用一种环氧树脂或者多种环氧树脂。另外，图案壁151可填充有感光树脂被去除后填充的绝缘材料。具体地，当形成第一线圈图案131时，可通过激光蚀刻、使用剥离液进行剥离等去除感光树脂，并可利用填充在去除了感光树脂的空间中的诸如复合树脂等的绝缘材料来形成图案壁151。
图4是示出根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的流程图。
首先，可准备支撑构件(S110)，并可在支撑构件的至少一个表面上形成镀覆种子图案(S120)。可由任何已知方法形成镀覆种子图案。例如，可使用干膜等通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射等在支撑构件上形成镀覆种子层，并可使用掩模图案通过蚀刻工艺去除除了镀覆种子图案之外的镀覆种子层。然后，可通过适当的灰化工艺或蚀刻工艺去除掩模图案。
然后，可形成切除镀覆种子图案的至少一个切除部(S130)。切除部是指其中在预定的位置将镀覆种子图案去除预定长度的区域。
然后，可在镀覆种子图案的两侧形成图案壁(S140)，并可使用镀覆种子图案通过镀覆工艺形成在图案壁之间延伸的线圈图案(S150)。
在下文中，将参照图5至图9详细地描述使用镀覆种子图案和切除部的镀覆工艺。
图5是用于描述根据示例性实施例的制造线圈组件的方法的示图，图6是用于描述根据示例性实施例的切除部中的镀覆生长的示图，图7是图5的线圈组件的沿着III-III'线截取的截面图。
具体地，图5示出了图2中的区域VA，并示出了未执行镀覆生长的状态，图6示出了正在执行镀覆生长的状态，图7示出了完成镀覆生长的状态。
参照图5，可以提供用于形成通路部的通路种子VS以及用于形成线圈图案的第一镀覆种子图案SP1、第二镀覆种子图案SP2和第三镀覆种子图案SP3。另外，可以设置图案壁151，以围绕通路种子VS以及第一镀覆种子图案SP1、第二镀覆种子图案SP2和第三镀覆种子图案SP3。
可在镀覆种子图案的预定位置中(例如，在第一镀覆种子图案SP1、第二镀覆种子图案SP2和第三镀覆种子图案SP3中的至少一个镀覆种子图案的预定位置中)设置切除部C_SP。例如，切除部C_SP可与通路种子VS相邻地设置以与通路部相邻。即，如图5中所示，可设置切除部C_SP，以将第一镀覆种子图案SP1分成连接到通路种子VS的镀覆种子图案SP1a和在切除部C_SP的另一侧的镀覆种子图案SP1b。切除部C_SP可对应于镀覆种子图案中的将镀覆种子图案的一部分(例如，设置在切除部的一侧)与镀覆种子图案的另一部分(例如，设置在切除部的另一侧)分开并电隔离的间隙。切除部C_SP可控制设置在切除部C_SP的两侧的线圈图案以及通路部的高度。
将参照图6详细描述这样的高度控制机理。
参照图6中的(a)，切除部C_SP可将镀覆种子图案分成左侧镀覆种子图案SP1a和右侧镀覆种子图案SP1b。当执行镀覆工艺时，可将电流施加到右侧镀覆种子图案SP1b，并且如图6中的(b)和(c)中所示，第一镀覆层PL1和第二镀覆层PL2可形成在右侧镀覆种子图案SP1b上。然后，参照图6中的(d)，长成的镀覆层可将左侧镀覆种子图案SP1a和右侧镀覆种子图案SP1b彼此连接，并且当电流被施加到左侧镀覆种子图案SP1a和右侧镀覆种子图案SP1b时，第三镀覆层PL3可在左侧镀覆种子图案SP1a和右侧镀覆种子图案SP1b上生长。
如上所述，在镀覆工艺中，切除部C_SP可使设置在切除部C_SP一侧的镀覆种子图案的镀覆生长晚于设置在切除部C_SP另一侧的镀覆种子图案的镀覆生长开始。因此，通过镀覆生长形成的线圈图案可具有沿着延伸方向在切除部C_SP的前方和后方的不同的高度。
可根据切除部C_SP在镀覆种子图案的延伸方向上的长度来控制切除部C_SP的前方与后方的镀覆生长开始之间的时间间隔，因此可根据切除部C_SP的长度来控制设置在切除部C_SP两侧的线圈图案之间的高度差。
参照图7，可以确认，形成在通路部P外侧的第一线圈图案131的高度h2高于在设置于切除部C_SP(见图5)一侧的通路种子VS上镀覆生长的通路部P的高度h3。
由于通路部P的宽度大于第一线圈图案131的宽度，因此在镀覆工艺中，镀覆生长会在通路部P中更快地执行，从而会发生通路部P以高于第一线圈图案131的高度h2的高度h1形成的现象。
在根据示例性实施例的制造线圈组件的方法中，将切除部C_SP(见图5)设置成与通路种子VS相邻，因此通路种子VS的镀覆生长可晚于第二镀覆种子图案SP2和第三镀覆种子图案SP3的镀覆生长开始。因此，通路部P可形成为具有与第一线圈图案131的高度相同的高度h2或者比第一线圈图案131的高度低的高度h3。
图8是用于描述根据另一示例性实施例的制造线圈组件的方法的示图，
图9是图8的线圈组件的沿着IV-IV'线截取的剖视图。
具体地，图8示出了图2的区域VA，并示出了未执行镀覆生长的状态，图9示出了完成镀覆生长的状态。
参照图8，与上面参照图5所描述的类似，可提供通路种子VS、第一镀覆种子图案SP1、第二镀覆种子图案SP2和第三镀覆种子图案SP3以及图案壁151。
另外，可在镀覆种子图案的多个位置处设置多个切除部C_SP1、C_SP2和C_SP3。例如，可在第一镀覆种子图案SP1中设置第一切除部C_SP1，可在第二镀覆种子图案SP2中设置第二切除部C_SP2，可在第三镀覆种子图案SP3中设置第三切除部C_SP3。
参照图9，通过上面描述的第一切除部C_SP1、第二切除部C_SP2和第三切除部C_SP3，可首先开始第三镀覆种子图案SP3的镀覆生长，可在预定时间之后开始第二镀覆种子图案SP2的镀覆生长，并且可最后开始通路种子VS的镀覆生长。因此，通路部P和第一线圈图案131可具有从通路部P到最外部线圈图案阶梯式地增大的高度。
图10A和图10B是用于描述根据示例性实施例的线圈组件的磁特性的示图。
随着线圈图案的高宽比变大且线圈组件的厚度变薄，线圈组件的外表面(例如，上表面)与线圈图案的外表面(例如，上表面)之间的边距会减小。边距可确定磁路中磁通量的有效截面积A。当假定磁粉以均匀的密度分布在主体中时，磁通量的有效截面积A可以与磁通量成比例，并且当磁通量的有效截面积小时，会发生磁通量变弱的磁通量瓶颈现象。
参照图10A，示出了线圈组件的截面和一曲线图，该曲线图示出沿着在线圈部附近形成的磁路的磁通量的有效截面积。在该曲线图中，在线圈组件的区域b和区域d中，磁通量的有效截面积具有低的水平N1，因此在线圈组件中会引起磁通量瓶颈。
参照图10B，内部(或中心)线圈图案具有低于外部(或外围)线圈图案的高度的高度，因此可确保线圈组件的外表面与线圈图案的外表面之间的边距。因此，在线圈组件的区域b和区域d中，磁通量的有效截面积可具有改善的水平N2。因此，在根据示例性实施例的线圈组件中，可减轻磁通量瓶颈，并可改善磁特性。
如上所述，在根据示例性实施例的线圈组件中，可控制线圈图案的高度，使得可减轻磁通量瓶颈，并可改善磁特性。
另外，根据示例性实施例，可以提供制造线圈组件的方法，该方法能够根据关于线圈图案的特定部分的镀覆生长控制线圈图案的高度。
尽管上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域的技术人员来说将明显的是，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可以做出修改和改变。

Claims (27)

1.一种线圈组件，所述线圈组件包括：
主体；以及
线圈部，嵌入在所述主体中，并包括具有多个线圈匝的线圈图案和支撑所述线圈图案的支撑构件，
其中，所述多个线圈匝的内部线圈匝的高度低于所述多个线圈匝的连接到所述内部线圈匝并在所述内部线圈匝的外侧卷绕的外部线圈匝的高度。
2.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈部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表面上。
3.根据权利要求2所述的线圈组件，其中，所述线圈部还包括将设置在所述支撑构件的所述相对表面上的所述线圈图案彼此连接的通路部。
4.根据权利要求3所述的线圈组件，其中，所述通路部连接到所述内部线圈匝，并具有与所述内部线圈匝的高度相同的高度或低于所述内部线圈匝的高度的高度。
5.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈图案具有从所述多个线圈匝的最内部线圈匝到最外部线圈匝阶梯式地增大的高度。
6.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述线圈图案使用种子图案通过镀覆生长而形成，并且用于所述内部线圈匝的内部种子图案和用于所述外部线圈匝的外部种子图案彼此不连接。
7.一种制造线圈组件的方法，所述线圈组件包括主体，所述主体具有嵌在所述主体中的线圈部，所述方法包括：
在支撑构件的至少一个表面上形成螺旋形状的镀覆种子图案；
形成切除所述螺旋形状的镀覆种子图案的至少一个切除部；
在所述螺旋形状的镀覆种子图案的两侧形成图案壁；以及
使用所述螺旋形状的镀覆种子图案通过镀覆工艺形成在所述图案壁之间延伸的线圈图案。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，形成的所述线圈图案在所述切除部的前方和后方具有不同的高度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述镀覆工艺的过程中，设置在所述切除部的一侧的所述镀覆种子图案上的镀覆生长晚于设置在所述切除部的另一侧的所述镀覆种子图案上的镀覆生长开始。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，随着镀覆生长的执行，用构成所述线圈图案的金属填充所述切除部。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述线圈图案之后，通过激光蚀刻去除所述图案壁。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述线圈图案具有多个线圈匝。
13.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述支撑构件的相对表面上形成线圈图案，并且所述线圈图案通过通路部彼此连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述切除部设置为与所述通路部相邻。
15.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述螺旋形状的镀覆种子图案中的多个位置处形成多个切除部。
16.根据权利要求7所述的方法，其中，所述线圈图案具有从最内部线圈绕组到最外部线圈绕组阶梯式地增大的高度。
17.一种制造线圈组件的方法，所述方法包括：
在支撑构件的表面上形成第一镀覆种子图案和第二镀覆种子图案，其中，所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案通过切除部彼此分开；
通过使用所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案中的仅所述第一镀覆种子图案仅执行第一镀覆工艺而在所述第一镀覆种子图案上形成第一镀覆层；以及
在形成所述第一镀覆层之后，通过使用所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案执行第二镀覆工艺而在所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案上形成第二镀覆层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过所述第一镀覆工艺将所述第一镀覆层形成为延伸到设置在所述第一镀覆种子图案与所述第二镀覆种子图案之间的切除部中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，一旦所述第一镀覆层从所述第一镀覆种子图案延伸穿越所述切除部至所述第二镀覆种子图案，就执行所述第二镀覆工艺。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案在所述支撑构件的所述表面上形成螺旋形状的种子图案。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案以及所述第一镀覆层和所述第二镀覆层形成线圈图案，所述线圈图案具有从所述支撑构件的所述表面测得的多个不同高度。
22.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括：
在形成所述第一镀覆层和所述第二镀覆层之前，在所述第一镀覆种子图案和所述第二镀覆种子图案的两侧形成图案壁，
其中，所述切除部没有所述图案壁。
23.一种线圈组件，所述线圈组件包括：
支撑构件；以及
镀覆种子图案，设置在所述支撑构件的表面上，并具有包括多个绕组的线圈形状，
其中，所述镀覆种子图案包括通过一个或更多个切除部彼此分开并且彼此隔离的多段。
24.根据权利要求23所述的线圈组件，所述线圈组件还包括：
图案壁，设置在所述支撑构件的所述表面上并位于所述镀覆种子图案的所述多个绕组的相邻绕组之间。
25.根据权利要求23所述的线圈组件，其中，所述镀覆种子图案的所述多段包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段共同形成所述线圈形状的至少一个绕组并通过第一切除部分开。
26.根据权利要求25所述的线圈组件，所述线圈组件还包括：
镀覆层，设置在所述镀覆种子图案的所述第一段和所述第二段上并设置在所述第一切除部上，
其中，所述镀覆层在所述镀覆种子图案的所述第一段上的高度低于在所述镀覆种子图案的所述第二段上的高度。
27.根据权利要求26所述的线圈组件，其中，所述第一段被设置为比所述第二段靠近所述线圈组件的中心。
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