CN112071586A - 电感器及制造电感器的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种电感器及制造电感器的方法。所述电感器包括:主体,包括多个线圈层和设置在所述多个线圈层上和所述多个线圈层之下的高刚性绝缘层;以及外电极,设置在所述主体的外表面上,并连接到所述线圈层。积聚绝缘层设置在所述高刚性绝缘层之间以覆盖所述线圈层,并且所述高刚性绝缘层的杨氏模量大于所述积聚绝缘层的杨氏模量。
Description
本申请是申请日为2017年8月29日、申请号为201710754741.2的发明专利申请“电感器及制造电感器的方法”的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种使用在100MHz或更高的高频带中的表面安装器件(SMD)型电感器以及制造该电感器的方法。
背景技术
根据电子产品中的朝向纤薄化和轻巧化的趋势,电子产品的设计已经变得复杂且精细,同时电子产品的元件的特性也已变得复杂,使得在制造电子产品的元件时需要复杂的技术。
在电子产品的元件的成本和制造时间减小的同时,用于应用到电子产品的元件的新的制造方法、新的结构、提高的性能以及功能性已变得重要。
具体地,根据元件的逐渐小型化,已经需要进一步提高这样的元件的杨氏模量。
片式电感器是安装在电路板上的表面安装器件(SMD)型电感器组件。
其中,高频电感器指的是具有100MHz或更高的高频信号施加到其的产品。
高频电感器可分为薄膜型高频电感器、绕组型高频电感器和多层高频电感器。其中使用光敏膏通过光刻工艺而形成线圈的薄膜型高频电感器有利于小型化。
通过卷绕线圈线制造的绕组型高频电感器在应用于具有小尺寸的元件方面具有限制。
通过重复执行在片上印刷膏体并堆叠其上印刷有膏体的片的工艺而制造的多层高频电感器有利于小型化,但具有相对差的特性。
最近,在制造薄膜型电感器时,通过使用基板法和基板材料利用半加成工艺(SAP)法形成线圈并顺序地堆叠使用积聚膜的绝缘层来制造电感器的方法是已知的。
使用基板法制造的电感器的刚性比使用陶瓷电介质制造的片的刚性低,因此需要用于提高其刚性的新方法。
发明内容
本公开的一方面可提供一种电感器,具体地,提供一种高频电感器。
如上所述,通过根据现有技术的基板法制造的电感器的刚性可比使用陶瓷电介质制造的片的刚性低。
本公开的一方面还可提供一种通过基板法制造的薄膜型电感器、一种补充不足的刚性而具有优异的杨氏模量的片式电感器,具体地,一种高频片式电感器。
根据本公开的一方面,一种电感器可包括:主体,在主体中设置有通过由过孔使多个线圈图案彼此连接而形成的线圈;以及具有高的刚度的高刚性绝缘层,嵌在所述线圈的上部和下部的至少部分中。
根据本公开的一方面,一种制造电感器的方法可包括:通过将高刚性绝缘材料施加到基底基板来形成第一高刚性绝缘层;在所述第一高刚性绝缘层上形成线圈图案;通过施加积聚绝缘材料以覆盖所述第一高刚性绝缘层和所述线圈图案来形成积聚绝缘层;形成导通孔以暴露形成在所述积聚绝缘层中的所述线圈图案的上表面,并在所述导通孔中形成过孔导体且在所述积聚绝缘层上形成另一线圈图案;通过重复地执行形成所述线圈图案、所述积聚绝缘层和所述过孔导体的工艺形成层叠体;以及通过将所述高刚性绝缘材料施加到所述层叠体来形成第二高刚性绝缘层。
根据本公开的另一方面,一种电感器可包括:主体,包括多个线圈层和设置在所述多个线圈层上和所述多个线圈层之下的高刚性绝缘层;以及外电极,设置在所述主体的外表面上,并连接到所述线圈层,其中,积聚绝缘层设置在所述高刚性绝缘层之间以覆盖所述线圈层,并且所述高刚性绝缘层的杨氏模量大于所述积聚绝缘层的杨氏模量。
根据本公开的另一方面,一种电感器可包括:彼此交替地堆叠的多个线圈层和多个积聚绝缘层,所述多个线圈层通过形成在所述多个积聚绝缘层中的过孔彼此电连接;以及第一高刚性绝缘层和第二高刚性绝缘层,设置在包括所述多个线圈层和所述多个积聚绝缘层的堆叠结构的背对侧上;其中,所述第一高刚性绝缘层和第二高刚性绝缘层的刚性大于所述多个积聚绝缘层的刚性,并且所述多个积聚绝缘层中的一个与所述第一高刚性绝缘层和第二高刚性绝缘层中的一个之间的界面包括多个突起和凹槽。
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、特征和优点将被更加清楚地理解,在附图中:
图1A至图1L是示出根据本公开的示例性实施例的制造电感器的方法的工艺的示意性截面图;
图2是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性截面图;以及
图3是示出根据本公开的另一示例性实施例的电感器的示意性截面图。
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制造电感器的方法的示例。然而,本公开不受限于此。
图1A至图1L是示出根据本公开的示例性实施例的制造电感器的方法的工艺的示意性截面图
制造电感器的方法
根据本公开的示例性实施例,可提供制造包括主体的电感器的方法,在该主体中,设置有通过由过孔使多个线圈图案彼此连接而形成的线圈并且具有高的刚性的覆盖层嵌在线圈的上部和下部的至少部分中。
将在下文中详细地描述各个工艺。
1)制备可分离的/可拆卸的基底基板的工艺
参照图1A,可制备可分离的/可拆卸的基底基板10。基底基板10的中央部分10a可由热固性树脂形成,并且基底基板10的种子铜(Cu)层10b可向外暴露。
可选地,可使用具有包括载体铜(Cu)(具有18μm或更大的厚度)的形式的覆铜层叠板(CCL)作为基底基板10的中央部分10a。
可在制造基底基板10时在同一基底基板10的背对侧上制造两个层叠体,并且在工艺完成之后,具有18μm或更大的厚度的铜箔和具有2μm至5μm的厚度的铜箔可彼此分开以制备所述两个层叠体。
2)制造用于切割的切割键图案(Dicing Key Pattern)的工艺
参照图1B,可制造用于切割的切割键图案11。
可使用改进的半加成工艺(MSAP)来形成在切割层叠体时限定切割的位置的切割键图案11。
可在种子铜层10b上层叠干膜抗蚀剂(DFR),可对DFR执行曝光、显影和电镀以形成切割键图案11,然后可使DFR脱层来实现具有期望的厚度和高度的切割键图案11。
3)通过层叠法施加高刚性绝缘层并使高刚性绝缘层硬化的工艺
参照图1C,可使用Cz处理(即,使用日本MEC株式会社的Cz表面处理剂进行处理)对基底基板10的其上形成有切割键图案11的表面进行预处理,以用于在由铜(Cu)形成的切割键图案11的表面上形成具有0.1μm至2.0μm的厚度的粗糙部(roughness),并且可使用真空层压机将作为具有10μm至80μm的厚度的热固性材料或光敏材料的高刚性绝缘材料施加到基底基板10的表面,以形成高刚性绝缘层20。
然后,可在对流烘箱中对热固性材料执行热硬化工艺,或者可对光敏材料执行诸如紫外(UV)照射工艺、使用烘箱的热硬化工艺等的两种或更多种工艺的复合工艺。
作为高刚性绝缘材料,可根据目的来使用包含金属或者陶瓷填料的材料。
此外,还可使用两种或更多种热固性绝缘材料和/或光敏绝缘材料的混合物。
同时,根据本公开的另一实施例,由于高刚性绝缘材料与通过在化学溶液中镀覆形成的铜之间的紧密粘结性差,因此在将通常的积聚绝缘材料重新施加到高刚性绝缘层20以形成厚度为3μm至10μm的引物层(primer layer)之后,可重复通过层叠法施加高刚性绝缘层并使高刚性绝缘层硬化的工艺(工艺3))以形成电路。由积聚绝缘材料形成的引物层的刚度可小于高刚性绝缘层20的刚度。
4)通过除胶渣(Desmearing)在绝缘层上形成粗糙部的工艺
参照图1D,可通过对其上形成有高刚性绝缘层20或引物层的材料执行除胶渣而在高刚性绝缘层20或引物层的表面上形成具有0.1μm至3.0μm的厚度的粗糙部。
5)使用半加成工艺(SAP)形成线圈图案的工艺
参照图1E,可使用半加成工艺(SAP)形成图案。可首先通过在化学溶液中镀覆,在材料的整个表面之上形成厚度约1μm的铜镀层,其次,可层叠干膜,然后可通过曝光和显影工艺形成线圈图案30。
然后,可通过电镀在图案中形成线圈电路,可使干膜脱层,并可通过闪光蚀刻(flash etching)去除线圈图案30之间剩余的通过在化学溶液中镀覆形成的铜镀层,以在高刚性绝缘层20上或引物层上形成线圈。
6)在线圈图案上形成积聚绝缘层的工艺
参照图1F,在形成线圈图案30之后,可使用Cz处理对线圈图案30再次执行预处理,以用于在由Cu形成的线圈图案30的表面上形成粗糙部,并可使用真空层压机将积聚绝缘层40施加到其上形成有线圈图案30的高刚性绝缘层20。积聚绝缘层40的刚度可小于高刚性绝缘层20的刚度。
然后,可对热固性材料执行热硬化工艺,或者可在光敏绝缘材料中形成将通过曝光显影的过孔图案V。
7)通过激光或光刻工艺形成过孔的工艺
参照图1G,在积聚绝缘层40由热固性材料形成的情况下,可使用CO2激光束在积聚绝缘层40中形成过孔V,并且在积聚绝缘层40由光敏材料形成的情况下,可通过显影形成过孔V,以暴露形成在积聚绝缘层40中的线圈图案30的上表面,然后可对光敏材料执行UV硬化、另外的热硬化等,以使光敏材料完全硬化。
8)使积聚绝缘层除胶渣的工艺
参照图1H,在形成过孔之后,可在积聚绝缘层40的表面上形成粗糙部,以去除过孔V中的残留物并确保通过在化学溶液中镀覆形成的铜的紧密粘结性,并可执行除胶渣工艺以在积聚绝缘层40的表面上形成粗糙部。
9)使用半加成工艺(SAP)形成过孔和线圈图案的工艺
参照图1I,可像工艺5)那样利用SAP形成线圈图案30,然后可在过孔V中形成过孔导体,并且该线圈图案30与积聚绝缘层40中的线圈图案30通过过孔导体彼此电连接。
10)重复工艺6)至工艺9)直到层数变为期望的层数的工艺
参照图1J,可通过工艺6)至工艺9)形成线圈图案30和过孔V,并可重复执行工艺6)至工艺9)以获得期望的层数的线圈图案30和过孔V。
11)在通过工艺10)制造的层叠体的最外层上层叠高刚性绝缘材料的工艺
参照图1K,可在通过工艺10)制造的层叠体的最外层上层叠高刚性绝缘材料,然后可使高刚性绝缘材料硬化以形成高刚性绝缘层20,并可完成顺序地层叠工艺。
12)将顺序地层叠的基板与基底基板分开的工艺
参照图1L,可将形成在基底基板10的上表面和下表面上的层叠体100与基底基板10分开,并可蚀刻和去除种子铜层10b的残余在层叠体100上的部分。
电感器
根据本公开的另一示例性实施例的电感器可包括具有线圈层的主体100和设置在主体100的外表面上的外电极(未示出)。
电感器的主体100可由诸如玻璃陶瓷的陶瓷材料、Al2O3、铁氧体等形成,但不限于此。也就是说,主体100还可包括有机成分。
线圈图案30和导电过孔V可由银(Ag)和/或铜(Cu)形成。
同时,线圈图案30可以以与电感器的安装表面平行的形式来设置,但不必然受限于此。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的示意性截面图。
参照图2,主体可具有其中设置有线圈图案30和高刚性绝缘层20的结构,主体中的层的总数可以是二至十二,并且主体的线圈图案30可划分为线圈部和电极部。
高刚性绝缘层20还可基于其总含量包括含量为60wt%至90wt%的填料,可使用具有12GPa或更大的杨氏模量的热固性绝缘膜或光敏绝缘膜来制造,并可具有10μm至50μm的厚度。
线圈图案30可被热固性或光敏绝缘材料覆盖,并可具有其中线圈部和电极部的电路由铜(Cu)形成的结构。
根据设计,可存在每层的线圈部和电极部两者,或者选择性地仅存在每层的线圈部和电极部中的一个。
在本公开的示例性实施例中,积聚绝缘层40的杨氏模量可以是高刚性绝缘层20的杨氏模量的80%或更小,例如,约5GPa,并且积聚绝缘层40中的填料的含量可基于其总含量约为42wt%或更小。
同时,设置在线圈图案30上和线圈图案30之下的高刚性绝缘层20的杨氏模量可以约为7Gpa或更大,诸如约12GPa,并且高刚性绝缘层20中的填料的含量可基于其总含量约为60wt%至90wt%。
通过堆叠通常的有机材料而形成的板的刚性不足,通过仅堆叠高刚性材料而形成的板具有优良的刚性,但通过仅堆叠高刚性材料而形成的板因铜(Cu)和绝缘材料之间的紧密粘结性的减小而易受到热冲击,从而可发生板的可靠性方面的问题。
根据本公开的示例性实施例,具有高刚性材料的高刚性绝缘层20可仅被引入到产品的最外层上,以确保期望的强度并确保产品的可靠性。
图3是示出根据本公开的另一示例性实施例的电感器的示意性截面图。
参照图3,根据本公开的另一示例性实施例的电感器可具有如下结构:具有优异的镀覆紧密粘结性的积聚绝缘材料以3μm至20μm的厚度形成在下高刚性绝缘层20上以形成引物层40’,并且线圈图案30形成在引物层40’上,而不是在下高刚性绝缘层的表面上直接形成线圈图案。
引物层40’可作为具有优异的镀覆紧密粘结性的积聚绝缘材料嵌在下高刚性绝缘层20和线圈图案30之间,因此线圈图案30和高刚性绝缘层20之间的紧密粘结性可是优异的。
如上所述,根据本公开的示例性实施例的电感器可包括嵌在主体中的覆盖层,该覆盖层形成在线圈的上部和下部的至少部分上,并具有高的杨氏模量以具有高的刚性。
虽然以上已示出并描述了示例性实施例,但对本领域的那些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发明的范围的情况下,可做出修改和变型。
Claims (11)
1.一种电感器,包括:
主体,包括:
第一高刚性绝缘层;
第一绝缘层,设置在所述第一高刚性绝缘层上;以及
多个线圈层和多个第二绝缘层,所述多个线圈层和所述多个第二绝缘层彼此交替地堆叠并且设置在所述第一绝缘层上,
外电极,设置在所述主体上并连接到所述线圈层,
其中,所述第一高刚性绝缘层的杨氏模量大于所述第二绝缘层的杨氏模量。
2.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述第二绝缘层的杨氏模量等于所述第一高刚性绝缘层的杨氏模量的80%或更小。
3.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述第一高刚性绝缘层的杨氏模量为7GPa或更大。
4.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述第一高刚性绝缘层和所述多个第二绝缘层分别包含填料,并且
所述第一高刚性绝缘层中的基于所述第一高刚性绝缘层的总含量包含的填料的含量大于所述多个第二绝缘层中的每者中的基于所述多个第二绝缘层中的每者的总含量包含的填料的含量。
5.根据权利要求4所述的电感器,其中,基于所述第一高刚性绝缘层的总含量,所述第一高刚性绝缘层的填料的含量为60wt%至90wt%。
6.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述第一绝缘层与所述线圈层的最下面的线圈层接触并且与所述第一高刚性绝缘层接触。
7.根据权利要求6所述的电感器,其中,所述第一绝缘层与所述最下面的线圈层之间的界面包括多个突起和凹槽。
8.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述线圈层通过形成在所述多个第二绝缘层中的过孔彼此电连接。
9.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述第一高刚性绝缘层包括热固性材料或光敏材料。
10.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述多个第二绝缘层中的至少一者包括热固性材料或光敏材料。
11.根据权利要求1所述的电感器,其中,所述主体还包括与所述第一高刚性绝缘层分开的第二高刚性绝缘层,并且
所述第二绝缘层设置在所述第一高刚性绝缘层和所述第二高刚性绝缘层之间以覆盖所述线圈层。
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