CN111210982B - 电感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电感器，所述电感器包括：主体；线圈图案，嵌入在所述主体中；第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的底表面上，以分别连接到所述线圈图案的两端；以及支撑构件，设置在所述主体内部，以支撑所述线圈图案，其中，b/a≥1.5，其中，a表示从所述支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到所述主体的顶表面的距离，并且b表示从所述支撑构件的所述中央表面到所述主体的所述底表面的距离。

Description

电感器

本申请要求于2018年11月22日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0145452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

本公开涉及一种电感器。

背景技术

随着电子装置(诸如，数字TV、移动电话、膝上型PC等)的小型化和纤薄化，存在日益增长的对于用于这样的电子装置中的线圈组件的小型化和纤薄化的需求。为了满足这样的需求，已经积极地进行了研发以开发具有各种形式的绕组型或薄膜型线圈组件。

电感器(一种线圈组件)是与电阻器和电容器一起用于电子装置中的代表性的无源电子组件。

由于电子装置被设计为具有更高的性能且尺寸减小，因此用于电子装置中的电子组件的数量已经增大并且尺寸已经减小。

发明内容

根据本公开的一方面，下覆盖部的厚度大于上覆盖部的厚度的电感器可以能够防止由设置在电感器的底表面上的外电极与线圈之间的距离短引起的缺陷波形。

更具体地，根据本公开的一方面，通过设计从支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到主体的顶表面的距离与从支撑构件的中央表面到主体的底表面的距离的比，可以提供一种其中磁通的流动不受干扰的低高度电感器(low-profile inductor)。

根据本公开的一方面，一种电感器包括：主体；线圈图案，嵌入在所述主体中；第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的底表面上，以分别连接到所述线圈图案的两端；以及支撑构件，设置在所述主体内部，以在所述主体的厚度方向上支撑所述线圈图案，其中，b/a≥1.5，其中，a表示在所述厚度方向上从所述支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到所述主体的顶表面的距离，并且b表示在所述厚度方向上从所述支撑构件的所述中央表面到所述主体的所述底表面的距离。

附图说明

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

图1是根据本公开中的示例性实施例的电感器的示意图；

图2是根据本公开中的示例性实施例的电感器的沿线I-I’截取的在X-Z方向上的截面图；

图3是根据本公开中的示例性实施例的电感器的示意图；以及

图4是根据本公开中的示例性实施例的电感器的沿线II-II’截取的在X-Z方向上的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本公开的示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。更确切的说，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开的范围。在附图中，为了清楚起见，可夸大元件的形状和尺寸，并且将始终使用相同的附图标记来表示相同或相似的元件。

图1是根据本公开中的示例性实施例的电感器的示意图。

图2是根据本公开中的示例性实施例的电感器的沿线I-I’截取的在X-Z方向上的截面图。

图3是根据本公开中的示例性实施例的电感器的示意图。

图4是根据本公开中的示例性实施例的电感器的沿线II-II’截取的在X-Z方向上的截面图。

在附图中，X方向是长度方向，Y方向是宽度方向，并且Z方向是厚度方向。

主体100可包括磁性金属粉末颗粒和热固性树脂。具体地，主体100可通过层叠包括热固性树脂和分散在热固性树脂中的磁性金属粉末颗粒的一个或更多个磁性复合片而形成。可选地，主体100可具有与磁性金属粉末颗粒分散在热固性树脂中的结构不同的结构。例如，主体100可包括诸如铁氧体粉末颗粒的磁性金属粉末颗粒。

铁氧体粉末颗粒可包括例如尖晶石型铁氧体(诸如，Mg-Zn基铁氧体、Mn-Zn基铁氧体、Mn-Mg基铁氧体、Cu-Zn基铁氧体、Mg-Mn-Sr基铁氧体、Ni-Zn基铁氧体等)、六方晶系铁氧体(诸如，Ba-Zn基铁氧体、Ba-Mg基铁氧体、Ba-Ni基铁氧体、Ba-Co基铁氧体、Ba-Ni-Co基铁氧体等)、石榴石型铁氧体(诸如，Y基铁氧体)和Li基铁氧体中的至少一种。

磁性金属粉末颗粒可包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、钴(Co)、钼(Mo)、铝(Al)、铌(Nb)、铜(Cu)和镍(Ni)组成的组中选择的至少一种。例如，磁性金属粉末颗粒可包括纯铁粉末颗粒、Fe-Si基合金粉末颗粒、Fe-Si-Al基合金粉末颗粒、Fe-Ni基合金粉末颗粒、Fe-Ni-Mo基合金粉末颗粒、Fe-Ni-Mo-Cu基合金粉末颗粒、Fe-Co基合金粉末颗粒、Fe-Ni-Co基合金粉末颗粒、Fe-Cr基合金粉末颗粒、Fe-Cr-Si基合金粉末颗粒、Fe-Si-Cu-Nb基合金粉末颗粒、Fe-Ni-Cr基合金粉末颗粒和Fe-Cr-Al基合金粉末颗粒中的至少一种。

磁性金属粉末颗粒可以是非晶的或结晶的。例如，磁性金属粉末颗粒可以是Fe-Si-B-Cr基非晶合金粉末颗粒，但不限于此。

铁氧体粉末颗粒和磁性金属粉末颗粒中的每者可具有约0.1μm至约30μm的平均直径，但平均直径的示例不限于此。

主体100可包括分散在树脂中的两种或更多种不同类型的磁性材料。表述“不同类型的磁性材料”表示分散在树脂中的磁性材料通过平均直径、成分、结晶度和形状中的任何一种而彼此区分的事实。

树脂可单独地或组合地包括环氧树脂、聚酰亚胺、液晶聚合物等，但树脂的材料不限于此。

主体100可包括贯穿线圈图案200的芯，线圈图案200包括第一线圈图案211和第二线圈图案212以及第一引出图案231、第二引出图案242、第三引出图案232和第四引出图案241。芯可通过用磁性复合片填充线圈图案200的通孔来形成，但芯的形成不限于此。

支撑构件IL可设置在主体100中。支撑构件IL可与第一线圈图案211和第二线圈图案212以及第一引出图案231、第二引出图案242、第三引出图案232和第四引出图案241接触，以在主体100的厚度方向Z上支撑线圈图案200。

支撑构件IL可包括包含环氧树脂、热塑性树脂(诸如，聚酰亚胺)或感光热固性树脂的绝缘材料或者其中增强材料(诸如，玻璃纤维)或无机填料浸在热固性树脂中的绝缘材料。作为示例，支撑构件IL可包括诸如半固化片、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、感光电介质(PID)等的绝缘材料，但支撑构件的材料不限于此。

无机填料可以是从由二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、硫酸钡(BaSO₄)、滑石、泥浆、云母粉末、氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)、碳酸钙(CaCO₃)、碳酸镁(MgCO₃)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、硼酸铝(AlBO₃)、钛酸钡(BaTiO₃)和锆酸钙(CaZrO₃)组成的组中选择的至少一种。

当支撑构件IL包括包含增强材料的绝缘材料时，支撑构件IL可提供更优异的刚性。当支撑构件IL包括不包括增强材料(诸如，玻璃纤维)的绝缘材料时，支撑构件IL可有利于使整个线圈图案200纤薄化。当支撑构件IL包括包含感光绝缘树脂的绝缘材料时，可减少工艺数量，这有利于降低制造成本和形成精细的过孔。

线圈图案200可嵌入在主体100中，以展现线圈组件的特性。例如，当根据该实施例的线圈组件1000用作功率电感器时，线圈图案200可用于通过将电场储存为磁场并保持输出电压来使电子装置的电力稳定。

线圈图案200可设置在支撑构件IL的彼此背对的第一表面和第二表面上，并且可包括第一线圈图案211和第二线圈图案212以及第一引出图案231、第二引出图案242、第三引出图案232和第四引出图案241。第一线圈图案211和第二线圈图案212可使用光刻工艺或镀覆工艺来形成。

具体地，基于图2和图4的方向，第一线圈图案211、第一引出图案231和第三引出图案232可设置在主体100中的支撑构件IL的底表面上，并且第二线圈图案212、第二引出图案242和第四引出图案241可设置在支撑构件IL的顶表面上。

根据本公开的一方面，参照图1至图4，第一线圈图案211和第二线圈图案212可通过过孔V连接。第一引出图案231和第四引出图案241可通过贯穿支撑构件IL的过孔(未示出)连接，并且第二引出图案242和第三引出图案232可通过贯穿支撑构件IL的过孔(未示出)连接。

参照图2，第一线圈图案211可在支撑构件IL的底表面上与第一引出图案231接触并连接，并且第一线圈图案211和第一引出图案231可与第三引出图案232间隔开。第二线圈图案212可在支撑构件IL的顶表面上与第二引出图案242接触并连接，并且第二线圈图案212和第二引出图案242可与第四引出图案241间隔开。第一连接电极510可贯穿支撑构件IL以与第一引出图案231和第四引出图案241接触，并且第二连接电极520可贯穿支撑构件IL以与第三引出图案232和第二引出图案242接触。因此，线圈图案200通常可用作围绕芯形成一匝或更多匝的单个线圈。

第一线圈图案211和第二线圈图案212中的每个可呈具有围绕芯形成的至少一匝的平面螺旋的形式。例如，第一线圈图案211可包括在支撑构件IL的底表面上围绕芯形成的至少一匝。

线圈图案211和212、连接电极510和520以及引出图案231、242、232和241中的至少一个可包括至少一个导电层。

作为示例，当第二线圈图案212、第二引出图案242和第四引出图案241以及连接电极510和520通过镀覆设置在支撑构件IL的表面上时，第二线圈图案212、第二引出图案242和第四引出图案241以及连接电极510和520中的每个可包括种子层(诸如，无电镀层)和电镀层。电镀层可具有单层结构或多层结构。多层结构的电镀层可被形成为一个电镀层被另一电镀层覆盖的共形膜结构，或者可被形成为使得另一电镀层仅层叠在一个电镀层的一个表面上。第二线圈图案212的种子层、第二引出图案242的种子层、第四引出图案241的种子层以及连接电极510和520的种子层可彼此一体地形成，使得在它们之间可不形成边界，但不限于此。第二线圈图案212的电镀层、第二引出图案242的电镀层、第四引出图案241的电镀层以及连接电极510和520的电镀层可彼此一体地形成，使得在它们之间不形成边界，但不限于此。可选地，也可与第一线圈图案211等一起形成连接电极510和520。

线圈图案211和212、第一引出图案231、第三引出图案232、第二引出图案242、第四引出图案241以及过孔中的每个可利用诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料形成，但其材料不限于此。

参照图4，当存在第一引出图案231和第二引出图案242时，第三引出图案232和第四引出图案241与线圈图案200的其他元件之间的电连接(例如，虚设的引出图案)无关。因此，在本公开中，可省略第三引出图案232和第四引出图案241。

参照图1、图2、图3和图4，外电极300和400在主体100的一个表面上彼此间隔开，以分别连接到主体100内部的线圈图案200的两端。在图1和图3中，主体100的宽度被示出为等于外电极300和400中的每个在主体100的宽度方向Y上的长度。然而，由于其宽度和长度仅是示例性的，因此外电极300和400中的每个可具有与图1的尺寸不同的尺寸。

外电极300和400可被形成为具有单层结构或多层结构。作为示例，第一外电极300可包括：第一层，包括铜(Cu)；第二层，设置在第一层上，并且包括镍(Ni)；以及第三层，设置在第二层上，并且包括锡(Sn)。作为另一示例，第一外电极300可包括：树脂电极，包括导电粉末颗粒和树脂；以及镀层，通过镀覆而形成在树脂电极上。

外电极300和400可包括诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的金属，但外电极300和400的材料不限于此。

根据本公开，b/a≥1.5，其中a表示从支撑构件IL的顶表面与底表面之间的中央表面到主体100的顶表面的距离，并且b表示从支撑构件的中央表面到主体100的底表面的距离。详细地，指定b与a的比(满足1.5≤b/a≤1.7/0.8)，以防止由外电极与线圈之间的间距窄引起的缺陷波形并保证低高度电感器的电感容量。

根据本公开的一个方面，电感器可在以下条件下制造，以比较有无缺陷波形和实现电感器容量的可能性。在比较示例和发明示例中，在改变从支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到主体的顶表面的长度a和从支撑构件的中央表面到主体的底表面的长度b的同时，比较产品的特性。

表1

作为上述组件的比较结果，发现：就缺陷波形而言，当a:b为4:6至3:7时，不存在缺陷(或缺陷较少)。还发现：就电感容量而言，当a:b为5:5至3.2:6.8时，能够实现特性。结论：当a与b的比为本实施例中提出的4:6至3.2:6.8时，可在防止外电极与线圈之间产生缺陷波形的同时实现电感容量。因此，表示长度a与b之间的关系的参数b/a在本公开中被进行了定义。此外，当b/a≥1.5时，防止缺陷波形，并实现容量特性。详细地，该结果支持：当b/a≤1.7/0.8时，以上特性可显著地提高。

第一连接电极510和第二连接电极520可贯穿主体100的下部，以分别将第一外电极300和第二外电极400连接到第一线圈图案211和第二线圈图案212。第一连接电极510可将第一外电极300和第一引出图案231彼此连接，并且第二连接电极520可将第二外电极400和第三引出图案232彼此连接。连接电极510和520可从引出图案延伸到第一外电极300和第二外电极400。

连接电极510和520可在层叠磁性复合片以形成主体100的工艺之前形成在第一引出图案231和第三引出图案232上，或者可通过层叠磁性复合片、形成用于贯穿磁性复合片的至少一部分的孔并用导电材料填充孔来形成。在前者的情况下，由于当通过电镀形成连接电极510和520时不需要种子层，因此连接电极510和520可仅由电镀层形成。与后者相比，由于不需要在主体100中加工用于使第一引出图案231和第三引出图案232暴露的孔，因此可更精确地实现连接电极510和520与第一引出图案231和第三引出图案232之间的匹配，并且它们可以以条带级或面板级(at a strip level or a panel level)共同形成在多个单元线圈中。在后者的情况下，种子层(诸如，无电镀层)可介于孔与连接电极510和520之间以及第一引出图案231和第三引出图案232与连接电极510和520之间。

连接电极510和520可从主体100向外暴露或设置在主体100的内部，但连接电极510和520的布置不限于此。

连接电极510和520可包括诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料，但连接电极510和520的材料不限于此。

尽管未在附图中示出，但在本示例性实施例中，可进一步包括沿着第一引出图案231、第三引出图案232、线圈图案211和212、支撑构件IL以及第二引出图案242和第四引出图案241的表面形成的绝缘层。绝缘层可使第一引出图案231、第三引出图案232、线圈图案211和212以及第二引出图案242和第四引出图案241与主体100绝缘，并且可包括已知的绝缘材料(诸如，聚对二甲苯等)。绝缘层的材料可以是任何绝缘材料，并且不受限制。绝缘层可通过气相沉积等形成，但形成绝缘层的方法不限于此，并且绝缘层可通过在支撑构件IL的两个表面上层叠绝缘膜来形成。

如上所述，可防止由外电极与线圈之间的距离非常短引起的缺陷波形。

此外，可实现低高度电感器，在该低高度电感器中，通过调节从支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到主体的顶表面的距离与从支撑构件的中央表面到主体的底表面之间的距离的比来使磁通的流动不受干扰。

尽管以上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显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可进行修改和变型。

Claims (16)

1.一种电感器，包括：

主体；

线圈图案，嵌入在所述主体中；

第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的底表面上，以分别连接到所述线圈图案的两端；以及

支撑构件，设置在所述主体内部，以在所述主体的厚度方向上支撑所述线圈图案，

其中，b/a≥1.5，其中，a表示在所述厚度方向上从所述支撑构件的顶表面与底表面之间的中央表面到所述主体的顶表面的距离，并且b表示在所述厚度方向上从所述支撑构件的所述中央表面到所述主体的所述底表面的距离，所述支撑构件的所述中央表面与所述主体的所述底表面和所述顶表面基本平行。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，b/a≤1.7/0.8。

3.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈图案设置在所述支撑构件的彼此背对的所述顶表面和所述底表面上。

4.根据权利要求1所述的电感器，所述电感器还包括：

连接电极，将所述第一外电极和所述第二外电极分别连接到所述线圈图案。

5.根据权利要求4所述的电感器，其中，所述连接电极从所述主体向外暴露。

6.根据权利要求4所述的电感器，其中，所述连接电极设置在所述主体内部。

7.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述主体包括磁性金属粉末颗粒和热固性树脂。

8.根据权利要求7所述的电感器，其中，所述磁性金属粉末颗粒是包括从由铁、硅、铬、铝、和镍组成的组中选择的至少一种的合金。

9.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈图案包括分别设置在所述线圈图案的所述两端的第一引出图案和第二引出图案。

10.根据权利要求9所述的电感器，所述电感器还包括：

第一连接电极和第二连接电极，所述第一连接电极将所述第一引出图案连接到所述第一外电极，所述第二连接电极将所述第二引出图案连接到所述第二外电极。

11.根据权利要求9所述的电感器，其中，所述线圈图案还包括通过过孔连接到所述第二引出图案的第三引出图案和通过过孔连接到所述第一引出图案的第四引出图案。

12.根据权利要求11所述的电感器，其中，所述线圈图案包括设置在所述支撑构件的所述底表面上的第一线圈图案和设置在所述支撑构件的所述顶表面上的第二线圈图案，

所述第一线圈图案、所述第一引出图案和所述第三引出图案设置在所述主体中的所述支撑构件的所述底表面上，并且

所述第二线圈图案、所述第二引出图案和所述第四引出图案设置在所述支撑构件的所述顶表面上。

13.根据权利要求12所述的电感器，其中，所述第三引出图案在所述支撑构件的所述底表面上与所述第一线圈图案间隔开，并且

所述第四引出图案在所述支撑构件的所述顶表面上与所述第二线圈图案间隔开。

14.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述主体包括磁性金属粉末颗粒和树脂。

15.根据权利要求14所述的电感器，其中，所述磁性金属粉末颗粒包括从由铁、硅、铬、钴、钼、铝、铌、铜和镍组成的组中选择的至少一种。

16.根据权利要求14所述的电感器，其中，所述树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺和液晶聚合物中的至少一种。