CN115379644A - 具有磁性元件的部件承载件、磁性嵌体及制造方法以及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了部件承载件(100)及其制造方法，该部件承载件包括：i)叠置件(110)所述叠置件(110)包括至少一个电传导层结构(104)和/或至少一个电绝缘层结构(102)；和ii)磁性元件(150)，所述磁性元件(150)组装到所述叠置件(110)，其中，所述磁性元件(150)包括：iia)磁性基体(155)；和iib)电感元件(120)，其中，所述电感元件(120)由所述磁性基体(155)至少部分地封围，使得通过所述电感元件(120)的电流流动方向(E)是沿着相对于所述叠置件(110)的大致水平方向(x，y)的。此外，描述了磁性嵌体和制造方法以及用途。

Description

具有磁性元件的部件承载件、磁性嵌体及制造方法以及用途
技术领域
本发明涉及一种具有组装的磁性元件的部件承载件，该磁性元件包括磁性基体和电感元件。本发明还涉及一种用于部件承载件的磁性嵌体。此外，本发明涉及一种制造部件承载件的方法和一种制造磁性嵌体的方法。此外，本发明涉及一种以特定方式使用磁性元件/嵌体的方法。
因此，本发明可以涉及在部件承载件例如印刷电路板或IC基板中的磁性/电感应用的技术领域。
背景技术
在配备有一个或更多个电子部件的部件承载件的产品功能增加并且这种电子部件的小型化需求增强以及越来越多的电子部件要安装在诸如印刷电路板的部件承载件上的背景下，正在采用越来越强大的具有若干电子部件的类阵列部件或封装件，类阵列部件或封装件具有多个接触部或连接部，其中这些接触部之间的间隔越来越小。在操作期间由这样的电子部件和部件承载件本身产生的热量的移除成为一个日益严重的问题。对电磁干扰(EMI)的有效保护也成为越来越多的问题。同时，部件承载件应具有机械坚固性以及电气和磁性可靠性，以便即使在恶劣条件下也可操作。
此外，用户要求部件承载件的扩展功能。例如，已知将磁性材料集成在部件承载件中以提供/增强针对特定应用的电感。
例如，针对电路板200提供磁性增强的电感的常规方法如图2a至图2c所示，其中磁性材料250被印刷到钻孔中。然后对印刷的磁性材料250重新钻孔并且在重新钻孔后的磁性材料250的孔中产生镀覆的通孔220。然后，镀覆材料220被一桶磁性材料250包围。该常规设计的电流流动方向E因此相对于电路板200处于竖向方向(即沿电路板200的z轴)。
然而，常规方法可能存在例如低电感值、高生产工作量/成本和高欧姆电阻等缺点。
发明内容
可能需要提供用于部件承载件的有效且稳健的磁性增强电感。
提供了根据本申请的各方面的的部件承载件、磁性嵌体、制造部件承载件/磁性嵌体的方法以及用途。
根据本发明的一个方面，描述了一种部件承载件，包括：
i)叠置件，所述叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构，
ii)磁性元件(可以是磁性嵌体)，所述磁性元件组装(安装在或嵌入)到叠置件中，其中，磁性元件包括：
iia)磁性基体(例如磁性片材或磁性糊剂)；和
iib)电感元件(例如铜线圈)，其中，所述电感元件由所述磁性基体至少部分地包围(例如环绕或完全封装)，使得通过电感元件的电流流动方向是沿着相对于叠置层/部件承载件的(大致)水平方向(即，沿x轴和/或y轴定向)的(换言之，电流流动方向可以(基本上)平行于叠置件/部件承载件的主延伸方向定向)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于(特别是如上所述的)部件承载件的(板状)磁性嵌体(也可以称为磁性元件)。所述磁性嵌体包括：
i)具有(基本上)板状(特别是平坦的)形状的磁性基体，
ii)电感元件，其中，电感元件(至少部分地)水平嵌入磁性基体中，使得通过电感元件的电流流动方向是沿着相对于板状磁性基体/嵌体的(大致)水平方向(即沿x轴和/或y轴)的(换句话说，电流流动方向可以(基本上)平行于磁性嵌体的主延伸方向定向)。
根据本发明的另一方面，描述了一种制造部件承载件(例如如上所述)的方法，该方法包括：
i)提供叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和至少一个电绝缘层结构；以及
ii)通过磁性基体将电电感元件至少部分地封围以形成组装到叠置件的磁性元件，使得通过电感元件的电流流动方向是沿着相对于叠置件的大致水平方向的。
根据本发明的另一方面，描述了一种制造用于部件承载件(特别是如上所述)的(板状)磁性嵌体(特别是如上所述)的方法，该方法包括：
i)提供磁性基体(具有板状)；以及
ii)将电感元件至少部分地水平地嵌入磁性基体中，使得通过电感元件的电流流动方向是沿着相对于磁性基体/嵌体的(大致)水平方向的。
根据本发明的另一方面，描述了磁性元件(特别是磁性嵌体)在部件承载件层叠置件中的用途(使用方法)，使得通过磁性元件的电流流动方向是沿着相对于部件承载件层叠置件的(大致)水平方向(x，y)的。
在本文件的上下文中，术语“磁性元件”可以指适合结合到部件承载件(例如电路板)中的任何元件，并且该元件包括磁性特性。根据所期望的功能，磁性元件可以包括任何形状，例如，矩形(特别是块状形式)、圆形、多边形等。磁性元件可以包括磁性基体(参见下面的定义)，电感元件可以放置入/嵌入该磁性基体中。在特定示例中，磁性元件可以包括磁性糊剂。在优选的示例中，磁性元件以平坦的方式布置在部件承载件中(主延伸方向平行于部件承载件的主延伸方向，换言之，水平地布置)。
磁性元件可以基本上成形为板和/或平坦的，这意味着磁性元件包括沿x轴和y轴(相对于部件承载件)的两个主延伸方向和沿z轴的相当短的延伸。术语板状特别是指这种厚度方面。板状元件可包括矩形形式，但圆形或多边形形式(或其他形式)也是可以的。
在这种上下文中，术语“水平”可以意味着“平行于主延伸方向定向”，而术语“竖向”可以意味着“垂直于主延伸方向定向”。因此，即使将部件承载件翻转，术语“竖向”和“水平”始终具有相同的含义。
在本文件的上下文中，术语“嵌体”可以指代用(基本上)独立于部件承载件制造工艺的嵌体制造工艺制造的单独的部件/元件。该嵌体可以被配置成表面安装在部件承载件上或者嵌入在部件承载件中。然而，嵌体可以完全独立于部件承载件被生产、销售和运输。然而，在实施方式中，磁性嵌体和部件承载件的制造工艺可以交织在一起。嵌体也可以被称为“电感器部件”并且可以特别表示独立的电子构件，该独立的电子构件在实现电感器部件的电子应用的框架中提供电感。嵌体可以基于部件承载件技术形成，特别是基于印刷电路板(PCB)技术形成，并且嵌体可以表面安装在单独形成的部件承载件例如PCB上或者嵌入单独形成的部件承载件例如PCB中。然而，嵌体部件也可以与非部件承载件应用结合使用。
磁性嵌体可以基本上成形为板状，这意味着磁性嵌体包括沿x轴和y轴的两个主延伸方向以及沿z轴的相当短的延伸。在这种上下文中，术语“水平”因此可以意味着“平行于主延伸方向定向”，而术语“竖向”可以意味着“垂直于主延伸方向定向”。因此，即使将嵌体翻转，术语“竖向”和“水平”始终具有相同的含义。此外，磁性嵌体可以包括不同的形状，例如圆形、矩形、多边形中的一种。
在优选实施方式中，磁性嵌体包括磁性基体和(至少部分地)(特别是完全地)嵌入磁性基体中以提供电感元件的电传导结构(例如铜迹线)。因此，可以以高效、稳健和节省成本的方式提供平坦的电感元件来代替同轴电感器。磁性基体可以(完全)封装电传导结构，从而显著增加电感值。使用组装到部件承载件上的磁性嵌体，可以应用大量的磁性材料(与同轴电感器相比)，这会致使高电感值。
在本文件的上下文中，对于一些实施方式，术语“磁性元件”和“磁性嵌体”可以同步使用。
在本文件的上下文中，术语“磁性基体”可以特别指代包括磁性特性的基底材料(基底物质)。基底材料本身可以是磁性的，或者磁性颗粒可以分布在非磁性基体材料中。磁性基体可以被配置为例如：刚性/固体(例如，作为磁性片材或磁性膜/箔)；或粘性的(磁性糊剂)。磁性基体可以包括电传导材料/颗粒和/或电绝缘材料/颗粒。此外，磁性基体可以被配置为具有从20到80的范围内的相对磁导率μr。例如，可以考虑多种不同的材料来提供磁性基体的基底材料和/或嵌入的颗粒，例如铁磁材料(如铁)、亚铁磁材料(如铁氧体)、永磁材料、软磁材料、金属氧化物。在一个示例中，使用其中具有磁性颗粒的介电(树脂)基体。在另一个示例中，应用包括嵌入纤维增强的树脂(例如预浸料)中的磁性颗粒的磁性片材。在另一个示例中，使用包括嵌入在非纤维增强的树脂中的磁性颗粒的磁性糊剂。
在本文件的上下文中，术语“部件承载件”可以特别地指代能够在该部件承载件结构上和/或部件承载件结构中容置一个或更多个部件以提供机械支撑和/或电连接的任何支撑结构。换言之，部件承载件可以配置为用于部件的机械承载件和/或电子承载件。特别地，部件承载件可以是印刷电路板、有机中介层、金属芯基板、无机基板和IC(集成电路)基板中的一种。部件承载件也可以是将以上提及的类型的部件承载件中的不同类型的部件承载件组合的混合板。
根据示例性实施方式，本发明可以基于这样的构思，即当磁性元件/具有嵌入在磁性基体中的电感元件的的嵌体被组装到部件承载件时，可以提供用于部件承载件的有效且稳健的磁增强电感(值)，使得通过所述电感元件的电流流动方向相对于部件承载件是水平的。
常规上(参见上面的图2a至图2c)，在电路板制造工艺中通过用磁性材料(然后重新钻孔)附加地填充在电路板上的钻孔来提供磁性材料。这个工艺可能是成本高昂和麻烦的。这种常规设计固有的是，通过电感部分(镀覆通孔)的电流流动方向相对于电路板处于竖向方向。磁性材料和镀覆通孔的这种相互作用所实现的电感可能会受到显著地限制。此外，在这种常规设计中可能会出现高欧姆电阻。
发明人现在已经发现，以完全不同的设计提供磁性材料和电感元件可能出人意料地有效，其中电流流动方向是沿着相对于部件承载件(层叠置件)的水平方向的。以下描述了几种有利的设计，说明如何实现这种架构。虽然在形成穿过电感元件的偏心孔时可以看到一个示例性选择，但另一种示例性选择可以提供水平定向弯折形状的电感元件。
特别地，可以以这种方式提供更高的电感值，因为更大量的磁性材料(以及因此更多和更大的磁性颗粒)可以嵌入在部件承载件材料中。此外，水平的电流流动方向可以致使欧姆电阻值显著降低和更薄的部件承载件结构，从而可以获得更高的电感，同时可以节省制造成本。
示例性实施方式的说明
根据实施方式，基于磁性基体和电感元件的相互作用产生的(电)磁场的主轴线被定向成(基本上)平行于叠置件/部件承载件的主延伸方向(x)(即水平地定向)。因此，可以获得特别有效的电感值。
虽然常规上(参见上面的图2a至图2c)通过电感元件的电流流动方向是竖向通过电路板的，但是本发明描述了通过电感元件的水平电流流动方向。通过将电流流动方向偏移约90°，与现有技术应用相比，相应的电磁场也将偏移约90°。
根据另一实施方式，电感元件包括环状部，特别地电感元件包括绕组，更特别地电感元件包括线圈状结构。特别地，环状部/绕组的主延伸方向(x，y)(基本上)平行于部件承载件的主延伸方向(x，y)。这可以提供下述优点：仅通过电传导结构的形式可以容易地提供电感。
在本文件的上下文中，术语“绕组”可以特别地表示环结构(该环结构可以与具有角部的螺旋结构相似)，其中，多个这样的环可以形成线圈型布置结构。然而，由于磁性元件的部件承载件制造技术(例如涉及层压)和/或由于使用的部件承载件原材料(例如涉及平坦的成分如板和箔)，线圈(状)结构的绕组结构可以具有边缘状或角状部分，而不限于多个相互连接的纯圆形结构的组合。
根据另一实施方式，绕组的主延伸方向(长度x和宽度y)与部件承载件的主延伸方向(长度x和宽度y)(基本)平行。在磁性元件/嵌体和部件承载件是板状的(特别是平坦的)的情况下，磁性元件/嵌体和部件承载件可以以彼此平行的方式定向。这可以提供可以以简单的方式提供高电感值(见上文)的优点。
应当注意，水平(以平坦的方式)定向的磁性元件的磁场与常规同轴绕组的磁场相比可以是垂直的(相对于部件承载件)。
根据另一实施方式，磁性基体嵌入在部件承载件材料(特别是电绝缘层结构)中的第一腔中。第一腔特别地包括下述各者的形状：孔状物(参见例如图3g)、缝隙状物(参见例如图3h)、环状物、绕组状物、弯折状物(蛇状物)。这可以提供下述有点：可以以高设计灵活性直接地集成磁性元件/磁性基体。
在一个示例中，可以通过在层叠置件材料中钻孔/布设孔或缝隙(或任何其他期望的形状)来形成第一腔。然后可以用磁性基体材料填充第一腔，使得磁性元件包括适合特定应用的形状。
根据另一实施方式，电感元件布置在第二腔内(在磁性基体中，换言之：第一磁性基体材料)。特别地，第二腔的余留部分(其中没有布置电感元件)填充有电绝缘材料(例如树脂)和/或(第二)磁性基体材料。这样的优点是可以提供甚至更高的电感值(特别是当余留部分填充有磁性基体材料时)。
第二腔可以形成在(第一)磁性基体材料中。(第一)磁性基体材料可以填充上面描述的第一腔。因此，第二腔可以包括与第一腔相似的形状。然而，第二腔可以小于第一腔。在一些示例中，可以有第二腔但没有第一腔(参见例如图6a至图7f)。在另一示例中，(第一)磁性基体被用作起始材料并且第二腔形成在(第一)磁性基体中以嵌入电感元件(参见例如图6a至图7f)。
第二腔可以包括选自下述各者的形状：孔状物、缝隙状物、环状物、绕组状物、弯折状物(蛇形状物)。
根据另一实施方式，部件承载件还包括至少一个偏心孔(特别是竖向的(通)孔)，所述至少一个偏心孔布置成穿过电感元件，其中偏心孔将第一电传导部分与第二电传导部分(电)分离。这样的优点是可以以高效、稳健和设计灵活的方式实现水平电流流动方向。
在本文件的上下文中，术语“偏心”可以相对于形成的过孔/电感元件的中间(中心)进行解释。通过形成穿过电感元件材料的偏心孔，所述材料将被分离并且然后所述材料可以包括例如开口筒状体的形状而不是封闭的筒状体的形状。当电感元件与(水平定向的)电连接器电连接时，电流将从电连接器沿水平方向流过第一部分、第二部分，并再次通过电连接器(而不是再次循环通过第一部分)。
在另一实施方式中，部件承载件包括至少两个偏心孔，所述至少两个偏心孔将电传导部分分离，其中电感元件的第一电传导部分和电感元件的第二电传导部分通过电传导迹线电连接。
优选地，第一偏心孔将第一部分和第二部分完全地分离，而第二偏心孔将第一部分和第二部分不完全地分离。在一个示例中，在形成偏心孔之后留下电传导迹线。在另一个示例中，电传导迹线在附加步骤中形成，例如通过镀覆。
换言之，偏心孔不会完全分离(所有)部分。电连接可以通过部件承载件的表面或内层之一上的电传导迹线来实现，使得电流仍然可以从(电感元件的)一部分流到另一部分。
在另一实施方式中，部件承载件包括布置成穿过电感元件的三个或更多个偏心孔(特别是四个或更多个)。电感元件因此被分成三个或更多个电传导部分(特别是四个)。电传导部分通过在形成三个或更多个偏心孔之后留下或另外形成的相应电传导迹线(见上文)电连接。特别地，至少一些电传导迹线以交替方式布置(例如，相对于磁性元件/部件承载件的顶部、底部、顶部、底部等)。因此，至少一个偏心孔可以将两个电感元件部分完全地分离，而在两个电感元件部分之间没有电连接，特别是在连接电连接器的情况下。
因此，电流从第一电连接器部分通过所有电感元件部分(从顶部到底部并且再次从底部到顶部等)流到第二电连接器部分。优选地，第一电连接器部分和第二电连接器部分也布置在不同的高度(顶部、底部)。在本文件的上下文中，这样的电流流动可以被视为水平电流流动方向。
这可以提供长电流路径的有点，从而产生高电感和低电阻(比较下面的模型3和模型5至模型9)。
在一个示例中，电感(仅)受电感元件(铜线圈)和围绕该元件的磁性(基体)材料的绕组长度和数量的影响。如果电流从孔的一侧通过电感元件，被偏心孔分开，则电流必须通过更长的距离，而不仅仅是从上到下竖向通过。根据孔的直径和孔的长度，这将导致更高的电感。
根据另一实施方式，可以在电感元件中形成两个或更多个偏心孔。因此，当实施偏心孔时，能够实现多种设计选择。
根据另一实施方式，偏心孔(至少部分地，特别是完全地)填充有电绝缘材料(例如树脂)和/或(第三)磁性基体材料。这种措施可以进一步提高电感值。此外，可以以这种方式稳定偏心孔。
根据另一实施方式，部件承载件还包括：组装到叠置件的另外的磁性基体(包括另外的磁性基体的另外的磁性元件)；以及另外的电感元件。该另外的电感元件由另外的磁性基体至少部分地封围，使得通过另外的电感元件的电流流动方向是沿着相对于叠置件的(大致)水平方向的。特别地，电感元件和另外的电感元件(通过一个或更多个电连接器)电连接。因此，可以在部件承载件中实施多个磁性元件。有利地，(多个)磁性元件可以被连接以提供共用的功能。
根据另一实施方式，电连接被配置为使得电感元件和另外的电感元件形成共用环，特别是共用绕组。这可以提供进一步改进电感的优点。
在一个示例中，每个磁性元件的电感元件可以使用形成环的一部分的电连接器直接地连接(参见例如图5f)。在另一示例中，电感元件(分别)通过偏心孔部分地分离，并且电连接器将分离的部分彼此连接，从而也形成环的一部分(参见例如图4c或图4d)。
根据另一实施方式，部件承载件还包括电连接器。电连接器优选地组装到叠置件，使得电连接器的主延伸方向(x，y)(基本上)平行于叠置件的主延伸方向(x，y)定向。以这种方式，可以以有效且设计灵活的方式支持所描述的水平电流流动方向。
根据另一实施方式，电连接器的第一部分在第一位置电连接到电感元件的第一部分，电连接器的第二部分在第二位置电连接到电感元件的第二部分。特别地，第一位置和第二位置相对于叠置件/部件承载件(沿z轴)处于不同的竖向高度。当与上面描述的偏心孔结合时，该实施方式可以是特别有利的。因此，即使电感元件可以成形为环形、缝隙或筒状体，电流流动方向也可以不是竖向的，而是水平的。
根据另一实施方式，磁性基体连续地填充下述容积部：该容积部围绕着电感元件的电传导结构(并且该容积部特别地介于电感元件的绕组之间)(完全嵌入)。这可以提供以稳定且坚固的方式封围电传导结构的优点。此外，这可以提供可以应用大量磁性材料并且可以实现相应高电感的优点。
尽管常规地在部件承载件制造期间围绕过孔设置仅少量的磁性糊剂(这导致低电感值)，但所描述的(平坦的)磁性元件可以允许应用大量的磁性基体(该磁性基体对过孔之间的所有空间进行填充)。
根据另一实施方式，磁性基体包括刚性固体、片材和糊剂中的至少一者。根据所需的功能，磁性基体的不同构型可能是特别合适的。例如，磁性基体可以被构造为可以层压的磁片(刚性的)。在该示例中，磁性基体可以包括具有嵌入的磁性颗粒的预浸料或另一种树脂。在另一示例中，磁性基体可以被构造为可以填充/倾注在模具中以制造磁性元件的磁性糊剂(粘性的)。
根据另一实施方式，磁性基体包括下述各者中的一者：导电的磁性基体、电绝缘的磁性基体、部分导电的磁性基体、以及部分电绝缘的磁性基体(例如，第一导电部分和第二电绝缘部分)。根据所需的功能，磁性基体的不同构型可以是特别合适的。
根据另一实施方式，磁性基体的相对磁导率μr在介于2至100的范围内，特别地是在介于20至80的范围内，更特别地是约50。这些值相当高并且可以实现有利的高电感值。磁导率是材料响应于所施加的磁场而获得的磁化的量度。用符号μr表示的相对磁导率是特定介质μ的磁导率与空置空间μ0(真空)的磁导率的比率。
根据另一实施方式，磁性基体包括下述材料中的至少一种材料：铁磁材料(例如铁、镍)；亚铁磁材料；永磁材料；软磁材料；铁氧体；金属氧化物(例如磁铁矿)；在其中具有磁性颗粒的介电基体(例如树脂)，特别是在其中具有磁性颗粒的预浸料；以及合金，特别是铁合金或合金硅。因此，已建立的材料可以直接应用于以成本有效的方式制造磁性基体。
永磁材料可以是铁磁材料或亚铁磁材料，并且可以例如基于诸如铁或镍的过渡金属(具有部分填充的3d壳)或基于稀土(具有部分填充的4f壳)来提供。
软磁材料可以是易于再磁化的材料，即具有面积较小的磁滞曲线的材料。换言之，软磁材料是那些容易磁化和退磁的材料。软磁材料可以具有小于1000Am-1的内在矫顽力。
铁氧体可以表示为由Fe2O3与一种或更多种附加金属元素化学结合而组成的一种类型的陶瓷化合物。铁氧体既不是电传导的又具有亚铁磁性，因此铁氧体可以被磁体磁化或吸引。根据应用，铁氧体可以实现为硬铁氧体或软铁氧体。
根据另一实施方式，磁性基体包括板状(平坦的)形状，并且磁性基体的主延伸方向(x，y)基本上平行于叠置件/部件承载件/磁性嵌体的主延伸方向(x，y)定向。
根据另一实施方式，该方法还包括：
i)在叠置件材料中形成(钻出)第一腔，特别是(叠置件的)至少一个电绝缘层结构；以及
ii)使用(第一)磁性基体材料对第一腔进行填充(至少部分地填充，特别地是完全填充)(参见例如图3a至图5f)(例如通过层压)。
根据另一实施方式，该方法还包括：
i)在(第一)磁性基体材料中形成(钻出)第二腔；以及
ii)使用电传导材料对第二腔进行(至少部分地，特别是完全地)填充，从而提供电感元件。
根据第一方面，第二腔可以在填充第一腔的磁性基体材料中形成(参见例如图3a至图5f)。
根据第二方面，第二腔可以在代表起始材料的磁性基体材料中形成(因此可能没有第一腔)(参见例如6a至图7f)。
根据另一实施方式，填充第二腔包括对第二腔的侧壁进行镀覆和/或填充第二腔(例如通过镀覆)。特别地，该方法还包括在填充后的材料中钻出(第二腔的，其中没有布置电感元件的)余留部分。
根据另一实施方式，该方法还包括使用电绝缘材料，特别是树脂材料和(第二)磁性基体材料中的一种，来填充第二腔的余留部分，该余留部分不包括电感元件。这样的优点是电感元件可以以稳健的方式嵌入(封装)。当电感元件包括弯折形式时，这可能是特别有利的。
根据另一实施方式，该方法还包括形成(钻出)穿过电感元件的偏心孔(特别是竖向孔)，从而将电感元件的第一部分与第二部分分离。
根据另一实施方式，该方法还包括：使用电绝缘材料或(第三)磁性基体材料对偏心孔进行(至少部分地)填充。
根据另一实施方式，该方法还包括：将电感元件与另外的电感元件电连接，使得电感元件和另外的电感元件形成共用环，特别是共用绕组。
根据另一实施方式，该方法还包括：
i)提供电感元件(特别是在电传导框架结构内提供电感元件)，随后ii)在电感元件(和框架结构)周围(至少部分地)形成(特别是层压)磁性基体材料。特别地，电感元件水平地(完全)嵌入磁性基体材料中。这种结构例如可以应用于磁性嵌体。
在这个特别有利的实施方式中(参见例如图8a至图8e)，水平电流流动方向通过从电感元件开始的方法来实现。例如，可以构造铜箔以获得所需的(绕组)结构。然后，可以包括(铜)框架结构的电感元件可以嵌入(特别是完全封装)在磁性基体材料中。例如，可以将第一磁性基体材料(片材)层压到电感元件的下部，并且可以将第二磁性基体材料(片材)层压到电感元件的上部。
根据另一实施方式，该方法还包括形成穿过磁性基体的电连接部(特别地所述电连接部为盲孔式过孔或贯通式过孔)，以将嵌入的电感元件电连接。因此，可以提供具有包括的功能性的坚固磁性嵌体。
在本文件的上下文中，术语“过孔”(竖向互连通道)可以是指物理电子电路中的层之间的穿过一个或更多个相邻层的平坦的电连接部。术语过孔可以包括通孔式过孔、埋孔式过孔和盲孔式过孔。尽管过孔可以用于仅将若干层(叠置件中)彼此连接，但“镀覆通孔”可以用于连接叠置件的所有层。微过孔用作高密度互连(HDI)基板和印刷电路板(PCB)中的层之间的互连部，以适应高级封装的高I/O密度。在本文件中，电传导的贯通连接部可以被称为过孔。
根据另一实施方式，该方法还包括：
i)在临时承载件上提供电感元件(特别是在临时承载件上提供电传导层和构造电传导层以获得电感元件)，
ii)将电感元件嵌入第一磁性基体材料中(特别是完全嵌入)，
iii)移除临时承载件以暴露电感元件的表面，
iv)在电感元件的暴露表面上布置(特别是印刷)第二磁性基体材料，从而获得磁性嵌体，
v)(可选的)将磁性嵌体夹在电绝缘层结构(预浸料或其他类型的树脂堆积层)之间以获得部件承载件。
根据本发明的另一方面，提供了一种部件承载件，包括：
i)叠置件，该叠置件包括至少一个电传导层结构和/或至少一个电绝缘层结构的，以及
ii)组装到叠置件的磁性元件，其中，该磁性元件包括：
iia)磁性基体，和
iib)电感元件，其中，电感元件由磁性基体至少部分地封围。
部件承载件还包括至少部分地穿过电感元件布置的至少两个偏心孔(特别是至少三个偏心孔，更特别是至少四个偏心孔，更特别是四个或更多偏心孔)。偏心孔将电感元件的第一电传导部分(至少部分地)与电感元件的第二电传导部分(特别是若干偏心孔提供至少三个部分，更特别是至少四个部分)分离。
在一个实施方式中，第一部分和第二部分通过(薄)电传导(材料)迹线电连接，该(薄)电传导(材料)迹线(在形成偏心孔之后)留在第一部分和第二部分之间，或者通过随后的镀覆工艺留在部件承载件的表面或内层之一上。
在另一实施方式中，部件承载件包括三个或更多个(四个或更多个)偏心孔和三个或更多个(四个或更多个)(特别是它们不全是不完全)分离的电感元件部分。至少一些部分分别通过(薄)电传导(材料)迹线电连接，或者通过部件承载件的表面或内层之一上的传导迹线电连接，所述(薄)电传导(材料)迹线(在形成偏心孔之后)留在各部分之间(例如，在第一部分和第二部分之间，在第二部分和第三部分之间等)。特别地，(薄)电传导(材料)迹线交替布置，即顶部连接、底部连接、顶部连接等(比较例如下面描述的模型3和模型5)。因此，至少两个电感元件部分可以被一个偏心孔完全地(电传导)分离，以实现电连接器的两个部分的有效电连接。
在一实施方式中，磁性元件可以被构造成用于屏蔽电磁辐射以免电磁辐射在部件承载件内或叠置件内传播(例如从叠置件的第一部分传播至叠置件的第二部分)。然而，磁性元件也可以被构造成用于屏蔽电磁辐射以免电磁辐射在部件承载件与环境之间传播。这种屏蔽可以包括防止电磁辐射从部件承载件的外部传播至部件承载件的内部、从部件承载件的内部传播至部件承载件的外部、和/或在部件承载件的不同部分之间传播。特别地，这种屏蔽可以在叠置件的侧向方向上(即水平地)和/或叠置件的叠置方向上(即竖向地)实现。在这样的实施方式中，磁性元件可以起到屏蔽电磁辐射的作用，从而抑制电磁干扰(EMI)的不希望的影响，特别是在射频(RF)状态下，更是如此。
在实施方式中，部件承载件包括叠置件，该叠置件具有至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构。例如，部件承载件可以是所提到的电绝缘层结构和电传导层结构的层压件，特别是通过施加机械压力和/或热能形成的层压件。所提到的叠置件可以提供板状部件承载件，该板状部件承载件能够为另外的部件提供大的安装表面并且仍然非常薄和紧凑。术语“层结构”可以特别表示在公共平面内的连续层、图案层或多个非连续岛。
在实施方式中，部件承载件被成形为板。这有助于紧凑的设计，其中，尽管如此，部件承载件仍为该部件承载件上的安装部件提供大的基底。此外，特别地，作为嵌入式电子部件的示例的裸晶片(die)由于该裸晶片的厚度小而可以方便地嵌入到薄板、比如印刷电路板中。
在实施方式中，部件承载件构造为印刷电路板、基板(特别是IC基板)和中介层中的一者。
在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示通过例如通过施加压力和/或通过供给热能而将多个电传导层结构与多个电绝缘层结构进行层压而形成的板状部件承载件。作为用于PCB技术的优选材料，电传导层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维、所谓的预浸料、或FR4材料。可以通过例如通过激光钻孔或机械钻孔形成穿过层压件的孔并且通过用电传导材料(特别是铜)对这些通孔进行填充从而形成过孔或者任何其他通孔连接部，使得各个电传导层结构以期望的方式彼此连接。所填充的孔要么连接整个叠置件，(延伸穿过多个层或整个叠置件的通孔连接部)，要么填充的孔连接至少两个电传导层，称为过孔。类似地，可以通过叠置件的各个层形成光学互连部，以接收电光电路板(EOCB)。除了可以嵌入到印刷电路板中的一个或更多个部件以外，印刷电路板通常构造成用于将一个或更多个部件容置在板状印刷电路板的一个表面或相反的两个表面上。所述一个或更多个部件可以通过焊接而连接至相应的主表面。PCB的介电部分可以由具有增强纤维(比如，玻璃纤维)的树脂构成。
在本申请的上下文中，术语“基板”可以特别地表示小的部件承载件。相对于PCB而言，基板可以是相对较小的部件承载件，该部件承载件上可以安装一个或更多个部件并且该部件承载件可以用作一个或更多个芯片与另一PCB之间的连接介质。例如，基板可以具有与待安装在该基板上的部件(特别是电子部件)大致相同的尺寸(例如，在芯片级封装(CSP)的情况下)。更具体地，基板可以理解为这样的承载件：用于电连接件或电网的承载件以及与印刷电路板(PCB)相当但具有相当高密度的横向和/或竖向布置的连接件的部件承载件。横向连接件例如是传导通道，而竖向连接件可以是例如钻孔。这些横向连接件和/或竖向连接件布置在基板内并且可以用于提供已容置部件或未容置部件(比如裸晶片)、特别是IC芯片与印刷电路板或中间印刷电路板的电连接、热连接和/或机械连接。因此，术语“基板”还包括“IC基板”。基板的介电部分可以由具有增强颗粒(比如，增强球状件，特别是玻璃球状件)的树脂构成。
基板或中介层可以包括至少一层以下各者或由至少一层以下各者构成：玻璃，硅(Si)和/或可光成像的或可干蚀刻的有机材料、如环氧基积层材料(比如，环氧基积层膜)或者聚合物化合物(聚合物化合物可能包括也可能不包括光敏和/或热敏分子)如聚酰亚胺或聚苯并恶唑。
在实施方式中，至少一个电绝缘层结构包括以下各者中的至少一者：树脂或聚合物，例如环氧树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯树脂、双马来酰亚胺-三嗪树脂、聚苯衍生物(例如基于聚苯醚、PPE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯((PTFE)和/或其组合。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强结构，比如网状物、纤维、球状件或其他种类的填充颗粒以形成复合物。与增强剂结合的半固化树脂，例如用上述树脂浸渍的纤维称为预浸料。这些预浸料通常以它们的特性命名，例如FR4或FR5，所述FR4或FR5描述了它们的阻燃性能。尽管预浸料、特别是FR4对于刚性PCB而言通常是优选的，但是也可以使用其他材料、特别是环氧基积层材料(比如积层膜)或可光成像介电材料。对于高频应用，高频材料、比如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯树脂可以是优选的。除这些聚合物之外，低温共烧陶瓷(LTCC)或其他低的、非常低的或超低的DK材料可以在部件承载件中实现为电绝缘结构。
在实施方式中，至少一个电传导层结构包括以下各者中的至少一者：铜、铝、镍、银、金、钯、钨和镁。尽管铜通常是优选的，但是其他材料或其涂覆变型、特别是涂覆有超导材料或传导性聚合物、比如石墨烯或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)也是可以的。
至少一个部件可以嵌入在部件承载件中和/或可以表面安装在部件承载件上。这样的至少一个部件可以选自：非电传导嵌体、电传导嵌体(比如，金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如，热管)、光引导元件(例如，光波导或光导体连接件)、电子部件或其组合。嵌体可以是例如带有或不带有绝缘材料涂层(IMS-嵌体)的金属块，嵌体可以嵌入或表面安装以促进散热。合适的材料是根据所述材料的导热系数限定的，导热系数应至少为2W/mK。这种材料通常基于但不限于金属、金属氧化物和/或陶瓷，例如铜、氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。为了增加热交换能力，也经常使用具有增加的表面面积的其他几何形状。此外，所述部件可以是有源电子部件(至少实现了一个p-n结)、无源电子部件(例如电阻器、电感器或电容器)、电子芯片、存储装置(例如，DRAM或其他数据存储器)、滤波器、集成电路(比如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)和复杂可编程逻辑器件(CPLD))、信号处理部件、功率管理部件(例如场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、结型场效应晶体管(JFET)或绝缘栅场效应晶体管(IGFET)，全部基于半导体材料，例如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)、砷化铟镓(InGaAs)和/或任何其他合适的无机化合物)、光电接口元件、发光二极管、光耦合器、电压转换器(例如，DC/DC转换器或AC/DC转换器)、密码部件、发送器和/或接收器、机电换能器、传感器、致动器、微机电系统(MEMS)、微处理器、电容器、电阻器、电感、电池、开关、相机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。然而，其他部件也可以嵌入在部件承载件中。例如，磁性元件可以用作部件。这种磁性元件可以是永磁性元件(比如，铁磁性元件、反铁磁性元件、多铁性元件或亚铁磁性元件，例如铁氧体芯)或者可以是顺磁性元件。然而，该部件还可以是IC基板、中介层或例如呈板中板构型的其他部件承载件。该部件可以表面安装在部件承载件上和/或可以嵌入在相应的部件承载件的内部中。此外，还可以使用其他部件来用作部件，特别使用那些生成并发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的部件用作部件。
在实施方式中，部件承载件是层压型部件承载件。在这种实施方式中，部件承载件是通过施加压力和/或热而被叠置并连接在一起的多层结构的复合物。
在对部件承载件的内部层结构进行加工之后，可以用一个或更多个另外的电绝缘层结构和/或电传导层结构将经加工的层结构的一个主表面或相反的两个主表面对称地或不对称地覆盖(特别是通过层压)。换句话说，可以持续堆叠，直到获得期望的层数为止。
在具有电绝缘层结构和电传导层结构的叠置件的形成完成之后，可以对所获得的层结构或部件承载件进行表面处理。
特别地，在表面处理方面，可以将电绝缘的阻焊剂施加至层叠置件或部件承载件的一个主表面或相反的两个主表面。例如，可以在整个主表面上形成比如阻焊剂并且随后对阻焊剂的层进行图案化以使一个或更多个电传导表面部分暴露，所述一个或更多个电传导表面部分将用于使部件承载件电耦合至电子外围件。部件承载件的用阻焊剂保持覆盖的表面部分、特别是包含铜的表面部分可以被有效地保护以免受氧化或腐蚀。
在表面处理方面，还可以将表面修整部选择性地施加至部件承载件的暴露的电传导表面部分。这种表面修整部可以是部件承载件的表面上的暴露的电传导层结构(比如，垫、传导迹线等，特别是包括铜或由铜组成)上的电传导覆盖材料。如果不对这种暴露的电传导层结构进行保护，则暴露的电传导部件承载件材料(特别是铜)会被氧化，从而使部件承载件的可靠性较低。然后，表面修整部可以形成为例如表面安装部件与部件承载件之间的接合部。表面修整部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能，并且表面修整部可以例如通过焊接而实现与一个或更多个部件的接合过程。用于表面修整部的合适材料的示例是有机可焊性防腐剂(OSP)、无电镍浸金(ENIG)、无电镍浸钯浸金(ENIPIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。
本发明的以上限定的方面和另外的方面从将在下文中描述的实施方式的示例变得明显并且参考这些实施方式的示例对本发明的以上限定的方面和另外的方面进行说明。
附图说明
本发明的以上限定的方面和另外的方面从将在下文中描述的实施方式的示例变得明显并且参考这些实施方式的示例对本发明的以上限定的方面和另外的方面进行说明。
图1a示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件的侧视图，该部件承载件具有通过磁性基体封围的电感元件的水平电流流动方向。
图1b示出了根据本发明的示例性实施方式的图1a的部件承载件的顶视图。
图2a至图2c示出了常规的电路板的示例，该电路板具有通过镀覆的通孔的竖向电流流动方向。
图3a至图9i分别示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件的方法，该部件承载件具有通过磁性基体封围的电感元件的水平电流流动方向。
图10a至图10o示出了根据本发明的示例性实施方式的模型1至模型5的结构以及相应模拟。
图11a至图11d示出了根据本发明的示例性实施方式的模型6至模型9的结构。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件设置有相同的附图标记。
在参照附图之前，将进一步详细地描述示例性实施方式，将基于已经开发了本发明的示例性实施方式来总结一些基本考虑因素。
根据示例性实施方式，通过在铜覆层孔中使用偏心钻孔来产生竖向电感器，该铜覆层孔填充有磁糊剂。在将孔延伸到缝隙时，可以进一步改善这些性能。该构思由于将钻孔的铜壁用作电感器而能够使PCB中的电感器结构和低欧姆电阻轻松创建。变化的电流流动方向允许构建较薄的芯。
图1a和图1b示出了根据本发明的示例性实施方式的部件承载件100，该部件承载件100具有通过磁性基体封围的电感元件的水平电流流动方向。该部件承载件100包括叠置件110(例如，铜覆层层压板或多层叠置件)，该叠置件110包括电传导层结构104和电绝缘层结构102(例如，芯层)。
根据图1a，将作为磁性片材的磁性基体155组装(嵌入)到叠置件110中，电感元件120被磁性基体155部分地包围。特别地，叠置件110中的通孔包括在其侧壁处的磁性基体155，其中，磁性基体155被电感元件120的材料进一步覆盖。在通孔的顶部和底部处，电感元件电连接到叠置件110的电连接器160和/或电传导层结构104。通孔(和相应的芯层)的高度可能非常薄，例如约1mm。
图1b示出了上面图1a所述的部件承载件100上的顶视图。可以看出，电感元件120不是常规设计中的封围环(见图2a至图2c)。相反，电感元件120的第一部分121a和电感元件120的第二部分121b彼此电断开(例如，由未示出的偏心孔分开)。第一部分121a电连接到电连接器的第一部分160a，而第二部分121b电连接到电连接器的第二部分160b。电连接器160水平地定向至部件承载件100，即电连接器160的主延伸方向平行于部件承载件100或叠置件110的主延伸方向(沿x轴)。由于电连接器160以这种方式构成电感元件120的一部分，因此电感元件120的主要延伸方向也平行于部件承载件100/叠置件110的主延伸方向定向。
由于电流流动方向E是水平的，因此磁场的主轴线是基于磁性基体155和电感元件120的相互作用而生成的，磁场的主轴线被定向成平行于叠置件的主延伸方向(沿着x轴)。
外径的尺寸应为内径的尺寸的一因子大，该因子考虑了登记链(registrationchains)。
图3a至图3h示出了根据本发明的示例性实施方式的制造具有偏心孔140的部件承载件100的方法。
图3a：提供具有电绝缘层结构102(例如FR4芯)的部件承载件100。在电绝缘层结构102中钻出第一腔130。
图3b：第一腔130完全由第一磁性基体材料155a例如磁糊剂填充。
图3c：在第一磁性基体155a中钻出第二腔131，第二腔131比第一腔130小。随后，使用电传导材料特别地是铜来镀覆第二腔131的侧壁，从而提供一个电感元件120，该电感元件120由磁性基体155部分地包围。电感元件120仅填充第二腔131的第一部分。
图3d：第二腔131的第二部分(余留部分)完填充绝缘材料，在此示例中绝缘材料为第二磁性基体155b。
图3e：穿过电感元件120(以及部分地穿过第一磁性基体155a/第二磁性基体155b)钻出偏心孔140，因此电感元件120的第一部分120a和电感元件120的第二部分120b彼此电分离。
图3f：在此示例中，偏心孔140填充有第三磁性基体155C。
图3g：第一部分120a电连接到电连接器的第一部分160a，第二部分120b电连接到电连接器的第二部分160b。因此，第一连接位置和第二连接位置相对于叠置件110处于不同的竖向(沿Z轴)水平。电连接器160被组装到叠置件110，使得电连接器160的主延伸方向x、y是平行于叠置件110的主延伸方向x、y定向的。在所述方法的最后，获得了磁性元件150，其中，其中电流流动方向E相对于部件承载件100水平。
图3h示出了与图3g所描述的相同的构思，其差异在于第一腔130/第二腔131不是形成为孔，而是形成为缝隙。
图4a至图4d示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100的方法，其中，多个缝隙彼此电连接以形成共用的绕组结构。
图4a：提供了已制造的多个缝隙，例如根据上面图3d所描述的方法。唯一的区别在于第二腔131的第二部分(余留部分)是通过绝缘树脂170而不是第二磁糊剂155B来填充的。因此，将另外的磁性基体156组装到叠置件110上，并将另外的电感元件125嵌入在另外的磁性基体156中。
图4b：代替一个偏心孔140(请参见上面的图3e)，在每个缝隙结构中(在水平方向上的最外侧)钻出两个偏心孔140。
图4c：在此设计中，应用了两个分离的电连接器160(例如，使用镀覆和结构化)，以将多个缝隙彼此电连接。因此，电感元件120和另外的电感元件125彼此电连接，从而形成(共用)绕组。
图4d：此设计与上面图4c所描述的设计非常相似，其差异在于应用一个连续的电连接器160以将缝隙彼此电连接。
图5a至图5f示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100的方法，其中，多个缝隙彼此电连接以形成共用的绕组结构(无需使用偏心孔)。
图5a：提供了具有电绝缘层结构102(例如FR4)的部件承载件100。具有缝隙形状的第一腔130被形成到电绝缘层结构102四次。
图5b：第一腔130完全填充有第一磁性基体155a，例如磁性糊剂，以提供磁性基体155和另外的磁性基体156。
图5c：在第一磁性基体155a中形成(重新布设)第二腔131，第二腔131小于第一腔130。
图5d：随后，将第二腔131的侧壁镀覆电传导材料，特别是铜，从而提供电感元件120和另外的电感元件125。
图5e：第二腔131的余留部分完全填充绝缘材料，在此示例中，绝缘材料为绝缘聚合物糊剂170。
图5f：施用多个一件电连接器160(例如，使用镀覆和结构化)以将第一缝隙的电感元件120与第二缝隙的另外的电感元件125分别电连接，从而形成(共用)绕组。与上面图4c和4d所述的示例相反，此处没有应用偏心孔140。
图6a至图6d示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100的方法，其中形成有具有偏心孔的弯折形电感元件。
图6a：在部件承载件100内提供第一磁性基体155a，或者提供第一磁性基体155a作为用于部件承载件100的磁性嵌体150。在第一磁性基体155a中形成(布设)具有弯折形状(具有三个绕组)的第二腔131(在此示例中，没有第一腔)。
图6b：通过对所述侧壁进行镀覆，来在第二腔131的侧壁上布置电感元件120。
图6c：第二腔131的余留部分填充有第二磁性基体155b。
图6d：通过电感元件120(以及部分地通过第一磁性基体材料155a/第二磁性基体材料155b)钻出偏心孔140，使得电感元件120的第一部分120a和电感元件120的第二部分120b彼此分离。此外，偏心孔140填充有第三磁性基体155c。因此，获得了磁性元件150，该磁性元件可以用作部件承载件100的嵌体150。
图7a至图7f示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100的方法，其中，形成有无偏心孔的弯折形的电感元件。
图7a：在部件承载件100内提供第一磁性基体155a，或者提供第一磁性基体155a作为用于部件承载件100的磁性嵌体150。在第一磁性基体155a钻出具有弯折形状(具有三个绕组)的第二腔131(在此示例中，没有第一腔)。
图7b：通过对所述侧壁进行镀覆，来在第二腔131的侧壁上布置电感元件120。
图7c：第二腔131的余留部分填充有第二磁性基体材料155b。
图7d示出了图7c产品的侧视图，其中在电感元件120的顶部布置(层压)了另外的磁性基体155(磁性片材)，使得电感元件120水平地完全嵌入到磁性基体155的中心。此外，在磁性基体155的顶部主表面和底部主表面上分别层压了电传导层121a、121b。
图7e：嵌入的电感元件120通过盲孔式过孔123、124(上图)或镀覆的通孔(下图)电连接。通过钻孔和随后的镀覆提供了过孔123、过孔124(在盲孔式过孔情况下完全填充，或者在通孔情况下对侧壁进行镀覆)。
图7f：电传导层121a、121b被构造(例如使用光学结构化)以提供连接到盲孔式过孔123、124或镀覆的通孔式过孔123、124的电传导垫。因此，获得了可用作用于部件承载件100的嵌体150磁性元件150。
图8a至图8e示出了根据本发明的示例实施方式制造部件承载件100的方法，其中弯折形的电感元件嵌入磁性基体中(没有偏心孔)。
图8a：提供了具有七个绕组的弯折形的电感元件120，并且在实际绕组周围包括附加的电传导框架结构121、122。例如，可以通过光学结构化和/或蚀刻铜箔来制造电感元件120。
图8b：使用两个磁性基体155，特别是磁性片材，来层压电感元件120。在嵌入绕组部分后，电传导框架结构121、122环绕着磁性基体155。
图8c：通过磁性基体155上方和下方的电传导框架结构121a、121b钻出孔，以提供与电感元件120的嵌入式绕组部分的连接。然后用铜填充孔，以提供盲孔式过孔123、124。
图8d：通过光学结构化移除上部电传导框架结构121a和下部电传导框架结构121b(但是，保留电传导垫)，使得暴露磁性基体155。
图8e：完全移除电传导框架结构122a、122b，并且获得了可以用作用于部件承载件100的嵌体150的磁性元件150，。
图9a至图9i示出了根据本发明的示例性实施方式的制造部件承载件100的方法，其中将电感元件嵌入磁性基体中(没有偏心孔)。
图9a：在临时承载件183上布置电传导层182。
图9b：对电传导层182进行结构化以获得电传导电感元件120。
图9c：围绕电感元件120形成(至少部分地)电绝缘材料184。在示出的示例中，电绝缘材料184包括(激光切割的)预浸料片。
图9d：在临时承载件183上布置(印刷)第一磁性基体材料155a，使得电感元件120被第一磁性基体材料155a横向地包围。
图9e：在电感元件120的顶部布置(印刷)另外的第一磁性基体材料155a，并且另外的第一磁性基体材料155a覆盖电感元件120。
图9f：移除临时承载件183，使电感元件120暴露。电感元件120的暴露表面与第一磁性基体材料155a和(可选的)电绝缘材料184齐平。
图9g：在电感元件120的底部布置(印刷)第二磁性基体材料155b并第二磁性基体材料155b覆盖电感元件120，使得电感元件120完全嵌入(封装)到磁性基体材料155中。因此，获得可以用作用于部件承载件100的嵌体150的磁性元件150。
图9h：在部件承载件材料(例如预浸料)的两个电绝缘层结构102和两个电绝缘层结构104之间嵌入(夹入)磁性嵌体150。可选地，可以添加其他电绝缘材料184。可选地，在应用磁性基体155后可以移除电绝缘材料184。在另一个示例中，不使用电绝缘材料184是优选的，因为处理量较小。上部电绝缘层结构层102/下部电绝缘层结构层102的预浸料/树脂可以在这种情况下流入间隙，从而完全嵌入磁性基体元件150(嵌体)。
图9i：提供具有嵌入的磁性嵌体150的部件承载件100。电感元件120通过盲孔式过孔123、124电接触，通过电绝缘层结构102钻出盲孔式过孔123、124，并且所述盲孔式过孔123、124分别通过电传导材料填充。
图10a至图10o示出了根据本发明的示例性实施方式的模型1至模型5的结构以及相应模拟。
图10a：模型1。在磁性元件150的这个示例中，通过电感元件120钻出两个偏心孔140(两个偏心孔140中的一个不是完全地)，使得电感元件120分成第一部分120a和第二部分120b。每个部分都通过磁性元件150顶部的相应的电连接器160a、160b连接。在这里，在过孔中没有施用磁性材料。
图10b：模型1的电流密度的模拟。
图10c：模型1的磁场的模拟。该场倾向于集中在过孔的中间(无磁性材料)。
图10d：模型2。在此示例中，通过电感元件120钻出两个偏心孔140(两个偏心孔140中的一个不是完全地)，使得电感元件分成第一部分120a和第二部分120b。第一部分120a连接到底部的电连接器的第一部分160a，第二部分120b连接到磁性元件150顶部的电连接器的第二部分160b。因此，电流流动路径比模型1中要长得多。在这里，在过孔中没有施用磁性材料。
图10e：模型2的电流密度的模拟。
图10f：模型2的磁场的模拟。
图10g：模型3。在磁性元件150的这个示例中，通过电感元件120钻四个偏心孔140(四个偏心孔140中只有一个完全地)，使得电感元件分成在顶部和底部交替相互连接的四个部分。两个部分分别是磁性元件150顶部的电连接器160a、160b。在这里，在过孔中没有施用磁性材料。
图10h：模型3的电流密度的模拟。
图10i：模型3的磁场的模拟。
图10j：模型4。此示例与模型3非常相似，但是电感元件120的第一部分连接到在底部的电连接器的第一部分160a，第二部分连接到磁性元件150顶部的电连接器的第二部分160b。在这里，在过孔中没有施用磁性材料。
图10k：模型4的电流密度的模拟。
图10l：模型4的磁场的模拟。
图10m：模型5。此示例与模型4非常相似，但是在磁性基体材料155a中嵌入有过孔并且在过孔中填充有磁性基体材料155b。
图10n：模型5的电流密度的模拟。
图10o：模型5的磁场的模拟。
下面的表1示出了针对不同磁性特性(μ)与电感(以nH计)和电阻(以mΩ计)有关的模拟结果。可以看出，模型5(四个偏心孔、填充有磁性基体材料的过孔、以及通过嵌入在磁性基体材料155a中的过孔)示出了最高的电感值。
模型1 模型2 模型3 模型4 模型5
电感(μ＝5) 0.733 1.93 1.44 2.67 3.18
电感(μ＝10) 0.779 3.13 1.53 3.92 4.67
电阻(μ＝5) 65 41 166 132 166
电阻(μ＝10) 70 43 176 141 198
图11a至图11d示出了根据本发明的示例性实施方式的模型6至模型9的结构。
图11a：模型6。此示例与模型1非常相似，但是过孔填充有磁性基体材料155b。在该模拟中，空气包围过孔。
图11b：模型7。此示例与模型6非常相似，但是过孔由磁性基体材料155a包围。
图11c：模型8。此示例与模型6非常相似，但是已经形成了四个偏心孔(比较模型3与模型5)。过孔填充有磁性基体材料155b，并在模拟中过孔被空气包围。
图11d：模型9。此示例与模型8非常相似，但是磁性基体材料155a包围着过孔，而不是空气包围着过孔。
下面的表2示出了针对不同磁性特性(μ)与电感(以nH计)和电阻(以mΩ计)有关的模拟结果。可以看出，模型9(四个偏心孔、填充有磁性基体材料并且嵌入在磁性基体材料中的过孔)示出了最高的电感值。
模型6 模型7 模型8 模型9
电感(μ＝5) 0.705 1.07 1.36 2.05
电感(μ＝10) 0.745 1.3 1.43 2.4
电阻(μ＝5) 63 90 154 200
电阻(μ＝10) 67 115 161 242
应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且单数形式不排除多个。同样，结合不同实施方式描述的元件可以被组合。
还应注意，权利要求中的附图标记不应解释为限制权利要求的范围。
本发明的实施方式不限于附图中所示和上面描述的优选实施方式。相反，即使在根本不同的实施方式的情况下，使用示出的解决方案和根据本发明的原理的多种变型是可能的。
附图标记
100 部件承载件
102 电绝缘层结构
104 电传导层结构
110 层叠置件
120 电传导结构、电感元件
120a 电感元件的第一部分
120b 电感元件的第二部分
121 电传导框架结构/层
121a 上部电传导框架结构
121b 下部电传导框架结构
122a 左侧电传导框架结构
122b 右侧电传导框架结构
123 第一过孔
124 第二过孔
125 另外的电感元件
130 第一腔
131 第二腔
140 偏心孔
150 磁性元件、磁性嵌体
155 磁性基体
155a 第一磁性基体材料
155b 第二磁性基体材料
155c 第三磁性基体材料
156 另外的磁性基体
160 电连接器
160a 电连接器的第一部分
160b 电连接器的第二部分
170 树脂材料
182 电传导层
183 临时承载件
184 电绝缘材料
199 空气
E 电流流动方向
200 常规电路板
220 常规镀覆通孔
250 常规磁性材料。

Claims (28)

1.一种部件承载件(100)，包括：
叠置件(110)，所述叠置件(110)包括至少一个电传导层结构(104)和/或至少一个电绝缘层结构(102)；和
磁性元件(150)，所述磁性元件(150)组装到所述叠置件(110)，其中，所述磁性元件(150)包括：
磁性基体(155)；和
电感元件(120)，其中，所述电感元件(120)由所述磁性基体(155)至少部分地封围，使得通过所述电感元件(120)的电流流动方向(E)是沿着相对于所述叠置件(110)的大致水平方向(x，y)的。
2.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，
其中，基于所述磁性基体(155)与所述电感元件(120)的相互作用而生成的磁场的主轴线被定向成基本上平行于所述叠置件(110)的主延伸方向(x)。
3.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，
其中，所述电感元件(120)包括一个或更多个环状部，特别地，所述电感元件(120)包括绕组，更特别地，所述电感元件(120)包括线圈状结构。
4.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，
其中，所述磁性基体(155)嵌入在所述叠置件(110)的第一腔(130)中，以及
其中，所述第一腔(130)包括选自下述各者的形状：孔状物、缝隙状物、环状物、绕组状物、弯折状物。
5.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，
其中，所述电感元件(120)被布置在所述磁性基体(155)的第二腔(131)中，
特别地，其中，所述第二腔(131)的余留部分被填充有电绝缘材料(170)和/或第二磁性基体材料(155b)，
更特别地，其中，所述第二腔(131)包括选自下述各者的形状：孔状物、缝隙状物、环状物、绕组状物、弯折状物。
6.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)还包括：
至少一个偏心孔(140)，所述偏心孔(140)被布置成穿过所述电感元件(120)，特别地，所述偏心孔(140)为竖向孔，
其中，所述偏心孔(140)将所述电感元件(120)的第一电传导部分(120a)与所述电感元件(120)的第二电传导部分(120b)分离，特别地，所述偏心孔(140)将所述电感元件(120)的第一电传导部分(120a)与所述电感元件(120)的第二电传导部分(120b)至少部分地分离。
7.根据权利要求6所述的部件承载件(100)，
其中，所述电感元件(120)的所述第一电传导部分(120a)与所述电感元件(120)的所述第二电传导部分(120b)通过电传导迹线而被电连接。
8.根据权利要求7所述的部件承载件(100)，
其中，所述部件承载件(100)包括：布置成穿过所述电感元件(120)的三个或更多个偏心孔(140)，
其中，所述电感元件(120)被分成三个或更多个电传导部件，
其中，所述电传导部件中的至少两个电传导部件通过相应的电传导迹线而被电连接，
特别地，其中，两个或更多个电传导迹线以交替的方式布置。
9.根据权利要求6所述的部件承载件(100)，
其中，至少一个所述偏心孔(140)被至少部分地填充有电绝缘材料(170)和/或第三磁性基体材料(155c)。
10.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)还包括：
另外的磁性基体(156)，所述另外的磁性基体(156)组装到所述叠置件(110)；以及
另外的电感元件(125)，其中，所述另外的电感元件(125)由所述另外的磁性基体(156)至少部分地封围，使得通过所述另外的电感元件(125)的电流流动方向(E)是沿着相对于所述叠置件(110)的大致水平方向的；
其中，所述电感元件(120)和所述另外的电感元件(125)被电连接。
11.根据权利要求10所述的部件承载件(100)，
其中，电连接被配置成使得所述电感元件(120)和所述另外的电感元件(125)形成有共用的环状部，特别地，电连接被配置成使得所述电感元件(120)和所述另外的电感元件(125)形成有共用的绕组。
12.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(100)还包括：
电连接器(160)，
其中，所述电连接器(160)被组装到所述叠置件(110)，使得所述电连接器(160)的主延伸方向(x，y)被定向成基本上平行于所述叠置件(110)的主延伸方向(x，y)。
13.根据权利要求12所述的部件承载件(100)，
其中，所述电连接器的第一部分(160a)在第一位置处电连接到所述电感元件(120)的第一部分(120a)，以及
其中，所述电连接器的第二部分(160b)在第二位置处电连接到所述电感元件(120b)的第二部分(120b)，
特别地，其中，所述第一位置和所述第二位置相对于所述叠置件(110)处于不同的竖向高度(z)。
14.根据权利要求1所述的部件承载件(100)，其中，所述磁性基体(155)包括下述特征中的至少之一：
其中，所述磁性基体(155)连续地填充下述容积部：所述容积部围绕着所述电感元件(120)，特别地，所述容积部在所述电感元件(120)的绕组之间；
其中，所述磁性基体(155)包括刚性固体、片材和糊剂中的至少之一；
其中，所述磁性基体(155)包括下述各者中的一者：电传导的磁性基体、电绝缘的磁性基体、部分电传导的磁性基体、以及部分电绝缘的磁性基体；
其中，所述磁性基体(155)的相对磁导率μr(155)在介于2至100之间，特别地，所述磁性基体(155)的相对磁导率μr(155)在介于20至80之间；
其中，所述磁性基体(155)包括下述中的至少一种材料：铁磁材料、亚铁磁性材料、永久磁性材料、软磁性材料、铁氧体、金属氧化物、具有磁性颗粒的介电基体、以及合金，特别地，所述介电基体是预浸料，特别地，所述合金是铁合金或合金硅；
其中，所述磁性基体(155)包括平坦的形状，以及
其中，所述磁性基体(155)的主延伸方向(x，y)被定向成基本上平行于所述叠置件(110)的主延伸方向(x，y)。
15.一种用于部件承载件(100)的磁性嵌体，其中，所述磁性嵌体包括：
具有板状的磁性基体(155)；以及
电感元件(120)，其中，所述电感元件(120)至少部分地水平地嵌入所述磁性基体(155)中，使得通过所述电感元件(120)的电流流动方向(E)是沿着相对于板状的所述磁性基体(155)的大致水平方向(x，y)的。
16.一种制造部件承载件(100)的方法，所述方法包括：
提供叠置件(110)，所述叠置件(110)包括至少一个电传导层结构(104)和至少一个电绝缘层结构(102)；
通过磁性基体(155)将电感元件(120)至少部分地封围，以形成组装到所述叠置件(110)的磁性元件(150)，使得通过所述电感元件(120)的电流流动方向(E)沿着相对于所述叠置件(110)的大致水平方向(x，y)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述叠置件(110)中形成第一腔(130)，特别地，在所述至少一个电绝缘层结构(102)中形成第一腔(130)；以及
使用第一磁性基体材料(155a)对所述第一腔(130)进行至少部分地填充。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述方法还包括：
在所述第一磁性基体材料(155a)中形成第二腔(131)；以及
使用电传导材料对所述第二腔(131)进行至少部分地填充，从而提供所述电感元件(120)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，对所述第二腔(131)进行填充包括：
对所述第二腔(131)的侧壁进行镀覆；或者
填充所述第二腔(131)；
特别地，其中，所述方法还包括在填充后的所述第二腔(131)中形成余留部分。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方法还包括：
使用电绝缘材料和/或第二磁性基体材料(155b)对所述第二腔(131)的不包括所述电感元件(120)的余留部分进行填充。
21.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：
形成穿过所述电感元件(120)的偏心孔(140)，从而将所述电感元件(120)的第一部分(120a)与所述电感元件(120)的第二部分(120b)分离，特别地，所述偏心孔(140)为竖向孔。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述方法还包括：
使用电绝缘材料(170)或第三磁性基体材料(155c)对所述偏心孔(140)进行至少部分地填充。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：
将所述电感元件(120)与另外的电感元件(125)电连接，使得所述电感元件(120)和所述另外的电感元件(125)形成有共用的环状部，特别地，使所述电感元件(120)和所述另外的电感元件(125)形成有共用的绕组。
24.一种制造用于部件承载件(100)的磁性嵌体的方法，所述方法包括：
提供具有板状的磁性基体(155)；以及
将电感元件(120)至少部分地水平地嵌入在所述磁性基体(155)中，使得通过所述电感元件(120)的电流流动方向(E)沿着相对于板状的所述磁性基体(155)的大致水平方向(x，y)。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括：
提供所述电感元件(120)，特别地，在电传导框架结构(121)内提供所述电感元件(120)，随后
将所述电感元件(120)嵌入在磁性基体材料中。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括：
在临时承载件(183)上提供所述电感元件(120)；
将所述电感元件(120)嵌入在第一磁性基体材料(155a)中；
移除所述临时承载件(183)，以使所述电感元件(120)的表面暴露；以及
将第二磁性基体材料(155b)布置在所述电感元件(120)的经暴露的表面上。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法还包括：
形成穿过所述磁性基体(155)的电连接部(123，124)，以将嵌入的所述电感元件(120)电连接，特别地，所述电连接部为盲孔式过孔或通孔式过孔。
28.一种在部件承载件层叠置件(110)中使用磁性元件(150)以使得通过所述磁性元件(150)的电流流动方向(E)沿着相对于所述部件承载件层叠置件(110)的大致水平方向(x，y)的用途，特别地，所述磁性元件(150)为磁性嵌体。
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