CN116779281A - 电感器嵌体及其制造方法以及部件承载件 - Google Patents

电感器嵌体及其制造方法以及部件承载件 Download PDF

Info

Publication number
CN116779281A
CN116779281A CN202310258360.0A CN202310258360A CN116779281A CN 116779281 A CN116779281 A CN 116779281A CN 202310258360 A CN202310258360 A CN 202310258360A CN 116779281 A CN116779281 A CN 116779281A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
magnetic
inlay
layer
inductor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310258360.0A
Other languages
English (en)
Inventor
格拉尔德·魏斯
马库斯·卡斯泰利克
杰拉尔德·魏丁格尔
艾哈迈德·巴德尔·阿尔托曼·奥特卡维
约翰尼斯·施塔尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Original Assignee
AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG filed Critical AT&S Austria Technologie und Systemtechnik AG
Publication of CN116779281A publication Critical patent/CN116779281A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H01F27/292—Surface mounted devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • H01F41/046—Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H01F2017/002—Details of via holes for interconnecting the layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0066—Printed inductances with a magnetic layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0073—Printed inductances with a special conductive pattern, e.g. flat spiral
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0086—Printed inductances on semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F2017/048—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with encapsulating core, e.g. made of resin and magnetic powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/10—Inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/08—Magnetic details
    • H05K2201/083—Magnetic materials
    • H05K2201/086—Magnetic materials for inductive purposes, e.g. printed inductor with ferrite core

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

描述了一种电感器嵌体(150)，包括：i)磁性层叠置件(160)，该磁性层叠置件包括多个互连的磁性层(161、162)；以及ii)嵌置在磁性层叠置件(160)中的电传导结构(120)，其中电传导结构(120)被构造为包括线圈状形状的电感器元件(120)。此外，描述了部件承载件和制造电感器嵌体的方法。

Description

电感器嵌体及其制造方法以及部件承载件
技术领域
本发明涉及一种具有磁性层叠置件的电感器嵌体，包括多个相互连接的磁性层，以及嵌置在磁性层叠置件中的电传导结构。本发明还涉及一种包括电感器嵌体的部件承载件。此外，本发明涉及一种制造电感器嵌体的方法。
因此，本发明可以涉及部件承载件诸如印刷电路板或集成电路(integratedcircuit，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不断增多且这种电子部件的日益小型化以及待安装在部件承载件诸如印刷电路板上的电子部件数量不断上升的背景下，正在采用具有多个电子部件的越来越强大的阵列状部件或封装件，该阵列状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。去除在操作期间由这些电子部件和部件承载件自身生成的热成为日益重要的问题。有效地防止电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)也成为了日益重要的问题。同时，部件承载件应当是在机械方面稳固且在电气和磁性方面可靠的，以便能够进行操作，即使在恶劣条件下也如此。
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到部件承载件中从而为特定应用提供/增强电感。然而，传统方法可能会遭受低电感值和高生产成本的影响。
发明内容
可能需要以(成本)有效的方式为部件承载件提供/制造增加的磁增强电感。
提供了电感器嵌体、部件承载件和制造方法。
根据本发明的一方面，提供了一种电感器嵌体(特别是用于部件承载件的电感器嵌体)，该嵌体包括：
i)磁性层叠置件，包括多个(特别是两个、三个或更多个)互连的磁性层(特别是包括磁性基体)；以及
ii)嵌置在磁性层叠置件中的电传导结构，其中电传导结构被构造为包括线圈状形状的电感器元件。
根据本发明的另一方面，描述了一种制造电感器嵌体的方法，其中该方法包括：
使多个磁性层进行叠置以提供磁性层叠置件，从而：
使多个磁性层互连；以及
使电传导结构嵌置在磁性层叠置件中，其中电传导结构被构造为包括线圈状形状的电感器元件。
根据本发明的另一方面，描述了一种部件承载件，其中部件承载件包括：
i)包括至少一个电传导层结构和至少一个电绝缘层结构的叠置件；和
ii)如上所述的电感器嵌体，其中电感器嵌体被组装到叠置件(特别是嵌置在叠置件中或表面安装到叠置件)。
在本文件的上下文中，术语“磁性层”可以特别地指代包括磁性材料的层结构(即，连续或不连续的层)，也称为磁性基体。术语“磁性基体”可以特别地指代具有磁性的基础材料(基础物质)。基础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。磁性基体可以被构造为例如刚性/固体(例如磁性片材)、粘性(磁糊剂)或磁性树脂(粘性/液体)。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，磁性基体可以被构造为具有在2至106范围内、特别是20至80范围内的相对磁导率μr。多种不同的材料可以被认为适合于提供磁性基体的基础材料和/或嵌置式颗粒，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。在示例中，磁性颗粒也可以是电传导的。在这种情况下为了防止短路，磁性颗粒优选地与电感器嵌体的金属(铜)迹线和/或与磁性材料直接接触的其他电传导材料电绝缘。例如，磁性颗粒可以至少部分地覆盖有电绝缘材料(例如涂层)并且/或者金属迹线的与磁性材料直接接触的部分(例如整个表面区域)被覆盖有另外的电绝缘材料，例如涂层和/或墨。
在示例中，使用其中具有磁性颗粒的介电(树脂)基体。在另外的示例中，应用磁性片材，该磁性片材包括嵌置在在纤维强化树脂制剂(例如预浸料)中的磁性颗粒。在另外的示例中，使用了一种磁性糊剂，该磁性糊剂包括嵌置在非纤维强化树脂制剂中的磁性颗粒。(非纤维强化的)树脂可包含添加剂，例如硬化剂。在另外的示例中，磁性基体以平面方式布置在嵌体中。
在本文件的上下文中，术语“嵌体”可以指代在(基本上)独立于部件承载件制造过程的嵌体制造过程中制造的单独的部件/元件。嵌体可以被构造为表面安装在或嵌置在所述部件承载件上。然而，嵌体可以完全独立于部件承载件而生产、销售和运输。然而，在一实施方式中，电感器嵌体和部件承载件的制造过程可以交织在一起。嵌体也可以被称为“电感器部件”并且可以特别地表示在其中实现电感器部件的电子应用的框架中提供电感的独立电子构件。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(printed circuitboard，PCB)技术，并且可以表面安装或嵌置在单独形成的部件承载件诸如PCB中。然而，嵌体部件也可以与非部件承载件应用结合使用。
电感器嵌体可以基本上成形为板，这意味着它包括沿x轴和y轴两个方向的主延伸和沿z轴的相对短的延伸。在本文中，术语“水平”因此可以表示“平行于主延伸方向定向”，而术语“竖向”可以表示“垂直于主延伸方向定向”。因此，即使将嵌体翻转过来，“竖向”和“水平”这两个词的含义始终相同。此外，电感器嵌体可以包括不同的形状，例如圆形、矩形、多边形中的一种。
在优选的实施方式中，电感器嵌体包括磁性层中的磁性基体和(至少部分)(特别是完全)嵌置在磁性基体中以提供电感元件的电传导结构(导体轨道，例如铜迹线)。由此，可以以高效、稳健且节省成本的方式提供平面电感元件。磁性基体可以(完全)封装叠置件中的电传导结构并因此显着增加电感值。使用组装到部件承载件的电感器嵌体，可能会应用大量的磁性材料，这又可能导致高电感值。
在本文件的上下文中，术语“部件承载件”可以具体表示能够在其上和/或其中容纳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，部件承载件可以被构造为用于部件的机械和/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结合上述不同类型的部件承载件的混合板。
根据示例性实施方式，本发明可以基于这样的构思，即当电感器元件夹置在磁性层叠置件内的至少两个磁性层之间时，可以以(成本)有效的方式提供和制造用于部件承载件的增加的磁增强电感。这样的磁性层叠置件可以用作柔性电感器嵌体，其可以在多种设计选项中组装到部件承载件。嵌体可以用大量磁性材料独立于部件承载件制造并且因此提供高电感值。根据电感线圈的形状和绕组数量、电感器元件与磁性材料的厚度比或者线/间距比等不同参数(见图7中的a)至e)至图12)，可以依照所述的情形来调整(调谐)电感器嵌体的电感值。
此外，可以通过形成磁性层叠置件并同时嵌置电感器元件来以特别有效的方式制造这种嵌体。例如，电感器元件可以形成在介电层中(优选地具有端接连接)，介电层然后被移除，使得电感器元件可以布置在第一磁性层上。在另外的步骤中，可以在第一磁性层的顶部设置第二磁性层，从而用磁性材料封装电感器元件并形成磁性层叠置件。
根据一实施方式，磁性层叠置件包括恰好两个磁性层或恰好三个磁性层。由此，可以实现电感器元件的薄的(在z方向上)但稳固且牢固的嵌置。在一实施方式中，布置在线圈的绕组之间的磁性材料可以被认为是第三磁性层。第三磁性层可以由流入和/或压入绕组之间的空的空间中的第一或第二磁性层的磁性材料制成。磁性层可以被提供为层压在诸如临时承载件的基板上的磁性片材和/或彼此层压的磁性片材。
在第一磁性层和第二磁性层之间的界面处，可以存在反映将这些层层压在一起的制造步骤的偏移图案。偏移图案可以通过视觉或使用显微镜观察到。
在另外的示例中，嵌体包括恰好四个、恰好五个或恰好六个磁性层。在另外的示例中，嵌体包括多于六个层。
根据另外的实施方式，偏移图案包括对准偏移、拖尾、渐缩中的至少一种。因此，在成品嵌体或部件承载器产品中，直接反映出了提供至少两个不同磁性层的制造过程。
根据另外的实施方式，磁性基体连续地填充电传导结构周围的体积(以及电传导结构的绕组之间的体积(参见例如图3a和图3b))。这可以提供电传导结构以稳定且稳固的方式被包围的优点。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的高电感的优点。所描述的(平面)电感器嵌体/基体可以允许应用大量的磁性基体(填充过孔之间的所有空间)。以这种方式，部件承载件内部的功能上未使用的区域/体积可以由与磁场相互作用的部分代替(从而使未使用的区域/体积功能化)。
根据另外的实施方式，电感器元件水平地嵌置(相对于叠置件层平行延伸)在磁性层叠置件中。根据另外的实施方式，电传导结构布置在电感器嵌体的中心(特别是相对于竖向方向z)。换言之，电传导结构在水平方向上(沿x轴和y轴)布置在电感器嵌体/基体的中间。以这种方式，可以提供特别有效的电感值和稳定性。
根据另外的实施方式，电感器元件竖向地嵌置(相对于叠置件层垂直延伸)在磁性层叠置件中。换言之，电传导结构在竖向方向(沿z轴)上布置在电感器嵌体/基体的中间。以这种方式，可以提供有趣的设计选项和稳定性。
根据另外的实施方式，至少一个磁性层是部分或全部介电的。这可以提供磁性层/叠置件不干扰部件承载件和/或电感器元件的电传导层结构的优点。
根据另外的实施方式，磁性基体包括刚性固体和糊剂中的至少一种。根据所需的功能，磁性基体的不同构造可能特别合适。例如，磁性基体可以被构造为可以被层压的磁性片材(刚性)。在该示例中，磁性基体可以包括具有嵌置式磁性颗粒的预浸料或另外的树脂(例如片材)。在另外的示例中，磁性基体可以被构造为磁性糊剂(粘性的)，其可以被填充/倒入模具中以制造磁性元件。
根据另外的实施方式，磁性基体包括以下各项中的一者：电传导的、电绝缘的、部分电传导的和部分电绝缘的(例如，第一电传导部分和第二电绝缘部分)。根据所需的功能，磁性基体的不同构造可能是特别合适的。
根据另外的实施方式，磁性基体的相对磁导率μr在1.1至500的范围内，特别是在2至150的范围内，更特别地是在4至80的范围内。这些值相对较高并且可以导致有利的高电感值。磁导率是材料响应于施加的磁场而获得的磁化强度的量度。相对磁导率，用符号μr表示，是特定介质的磁导率μ与自由空间的磁导率μ0(真空)之比。
根据另外的实施方式，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)；含磁性颗粒在其内的介电基体(例如树脂)，特别是预浸料(或树脂片材)；以及合金，特别是铁合金或硅合金，更特别地，其中磁性颗粒包括铁氧体、3d材料和4f材料中的至少一种。因此，已成熟的材料可以直接应用于以成本有效的方式制造磁性基体。
在示例中，在电传导磁性材料颗粒的情况下，电传导材料(铜)应该与磁性材料颗粒隔离以避免短路(例如树脂、酚醛树脂、聚对二甲苯)。
永磁材料可以是铁磁材料或亚铁磁材料，例如可以基于诸如铁或镍之类的过渡金属(具有部分填充的3d壳层)或基于稀土元素(具有部分填充的4f壳层)来提供。
软磁材料可以是可以容易地重新磁化的材料，即具有小面积的磁滞曲线。换言之，软磁材料是那些容易磁化和消磁的材料。它们可具有小于1000Am-1的矫顽磁性。
铁氧体可以表示为一种陶瓷混合物，由Fe2O3与一种或更多种其他金属元素化学结合而成。铁氧体既不是电传导的又具有亚铁磁性，因此它们可以被磁铁磁化或吸引。铁氧体可以作为硬铁氧体或软铁氧体来实现，这取决于应用。
根据另外的实施方式，叠置件中的磁性材料(基体)的厚度(相比于电感器元件的材料)在总磁性层叠置件厚度的总厚度的2％至98％的范围内，特别是在5％至95％的范围内，更特别是在10％至90％的范围内。换言之，磁性层在竖向方向上比电感器元件厚得多。这可以提供可以增加电感值的优点(参见图9中的a)至b)以及图10)。例如，这适用于通过第一磁性层、电感器元件和第二磁性层的截面(沿着z方向)。在仅通过第一磁性层和第二磁性层的另一截面中，厚度将包括100％的磁性材料。
根据另外的实施方式，在水平方向上(沿着x/y方向，平行于叠置层)，电感器元件导体轨道的宽度与(磁性层的)磁性材料的宽度之间的比(线/间距比)在0.5至1.5的范围内，特别是在0.75至1.25的范围内，更特别是大约为1。在示例中，宽度是500μm或更小，特别是100μm或更小，特别是50μm或更小，更特别是25μm或更小。这可以提供可以增加电感值的优点(参见图11中的a)至c)以及图12)。
根据另外的实施方式，电感器嵌体的电感值(以nH为单位)为5或更大，特别是10或更大，更特别是25或更大，更特别是50或更大，更特别是100或更大，更特别是250或更大，更特别是500或更大。根据上面讨论的参数(线圈的形状、线圈和磁性层的厚度、线-间距比、磁导率)，可以将电感值调整到期望的范围。具体地，基于所描述的电感调谐可以实现惊人的高电感值。
根据另外的实施方式，电感器元件是曲折形和/或螺旋形的。换言之，电感器元件包括导体轨道，导体轨道被构造成沿着其横向方向重叠其自身的部分至少两次，以便使所述轨道的两个部分和轨道部分之间的空间交替。在示例中，导体轨道沿螺旋形状延伸。所述形状可以具有例如圆形、或方形、或六边形、八边形。此外，导体轨道可以沿着曲折形状延伸。
在本文件的上下文中，术语“绕组”可以特别地表示环路结构(其可以类似于具有角部的螺旋结构)，其中多个这样的环路可以形成线圈型(线圈状)布置。术语“线圈状”也可以包括曲折状形状。由于电感器嵌体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(例如涉及诸如板和箔的平面组分)，线圈(状)绕组结构可以具有边缘状或角状部分，而不是限于多个相互连接的纯圆形结构的组合。
根据另外的实施方式，绕组的主延伸方向(长度x和宽度y)(基本上)平行于电感器嵌体(和/或部件承载件，当电感器嵌体已被组装时)的主方向(长度x和宽度y)。
根据另外的实施方式，电传导结构(电感器元件的导体轨道)包括数量在二到一百之间、特别是在三到八之间的范围内的绕组。在一特定的示例中，令人惊讶的是，数量在这个范围内的绕组可能类似于大电感值和制造成本之间的有效折衷。
根据另外的实施方式，电传导结构的绕组包括矩形、圆形、多边形、螺旋形(特别是矩形/方形或圆形的螺旋)中的一种。因此，当确定电传导结构的形状时，可以有利地认为具有高设计灵活性。在特定示例中，矩形形状(参见例如图3a和图3b)连同在二到一百范围内、特别是三到八范围内的匝数可以产生特别有利的电感值。
根据另外的实施方式，电感器元件包括至少两个相对于磁性层暴露的端接部分，特别是相对于磁性层叠置件暴露的端接部分。一个端接部可以连接到电感器元件的内部，而另一个端接部连接到电感器元件的外部。在示例中，在螺旋形的情况下，至少内部端接部分竖向地延伸穿过磁性层并且暴露在层叠置件(主)表面处。
根据另外的实施方式，磁性层叠置件包括嵌置在叠置件的磁性层中的另外的电传导结构(另外的电感器元件)，特别是在竖向(z)方向上的电传导结构上方。该另外的电感器元件可以包括第三和第四端接部分。电感器元件的两个端接部分中的至少一个可以(电)连接到另外的第二电感器(串联组装)的第三和第四端接部分之一。互连可以布置在同一水平层(x，y)和/或沿叠置件厚度方向(z)布置。该实施方式可以提供以下优点，即可以以低制造工作量实现期望的电感行为。
根据另外的实施方式，电感器元件和另外的电感器元件在竖向方向(z)上(基本上)叠置在彼此之上。电感器元件因此可以对准(参见图13a)。在另外的示例中，电感器元件和另外的电感器元件在竖向方向上相对于彼此偏移(参见图13b)。因此，可以有利地使用诸如相长/相消干涉之类的物理现象。例如，相长干涉可以有效地调谐电感。
根据另外的实施方式，电感器嵌体包括多个磁性层和嵌置在相应磁性层中的多个电感器元件。虽然在一种示例中，所有电感器元件在竖向上对准，但在另外的示例中，电感器元件在竖向没有对准。在另外的示例中，只有一些电感器元件在竖向对准。
根据另外的实施方式，提供了一种电感器嵌体的布置，其包括叠置在彼此之上的至少两个所描述的电感器嵌体。以这种方式，可以实现具有比较优势的在竖向方向上具有叠置(对准或不对准)的两个或更多个电感器元件的上述架构。
根据另外的实施方式，端接部分暴露在电感器嵌体的侧壁处，特别是与所述侧壁齐平。
根据另外的实施方式，端接部分暴露在电感器嵌体的两个(相反的)主表面处。
这些实施方式可以实现特别有效和稳固的电连接，例如当电感器元件被嵌置或安装到部件承载件层叠置件时。所描述的架构可以通过减成法或加成法(特别是(m)SAP)来实现，例如，如本文档中所述的。
根据另外的实施方式，部件承载件(嵌体)是使用加成法SAP(或mSAP)制造的。此过程可能导致磁性材料内部的金属(铜)迹线(电感器元件)的形状呈长方体状和/或梯形，特别是金属迹线的水平扩展(x、y方向)与竖向方向(z)之间的角度在75°至105°之间，更优选地在80°至100°之间，更优选地在85°至95°之间。这可以提供改进的信号性能的优点。
根据另外的实施方式，与电感器元件的位于端接部分之间的中央部分相比，至少两个端接部分具有更大的竖向延伸和/或更大的水平延伸。该措施可以实现与嵌置式电感器元件的有效且稳固的电接触。例如，部件承载件的过孔或其他电连接件可以通过大端接连接部(如垫)容易且可靠地连接到电感器元件。此外，端接可以分别包括垫，例如在嵌体的主表面上包括垫。在一实施方式中，至少两个端接部在同一个主表面上暴露于电感器嵌体。在优选实施方式中，端接连接部被构造为过孔(见下文)。
根据另外的实施方式，电感器嵌体还包括至少一个电传导过孔，其为盲孔式过孔或通孔式过孔，其至少部分地延伸穿过磁性层叠置件，并且将电感器元件连接到电感器嵌体的外表面。所述电传导过孔可以构造为上述端接部分之一。
根据另外的实施方式，至少一个电传导过孔至少部分地填充有电传导材料。根据另外的实施方式，至少一个电传导过孔是中空衬里，其至少部分地填充有电绝缘材料，特别是树脂。以这种方式，可以提供可靠的电连接。
在本文件的上下文中，术语“过孔”(竖向互连通路)可以指代物理电子电路中穿过一个或更多个相邻层的平面的层间电连接。术语过孔可包括通孔式过孔、埋孔式过孔和盲孔式过孔。虽然过孔可用于仅将几层(在叠置件中)彼此连接，但“镀覆通孔”可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)层之间的互连，以适应高级封装的高I/O密度。在本文件中，电传导贯通连接可称为过孔。
根据另外的实施方式，至少一个电传导过孔至少部分地(特别是完全地)填充有电传导材料。因此，嵌体的孔可以使用诸如过孔形成之类的已成熟且标准化的PCB方法来制造(例如，机械钻孔)。金属填充的过孔可被认为比未填充的过孔更稳固和稳定。
根据另外的实施方式，至少一个(电传导)过孔是中空衬里，其至少部分地填充有电绝缘材料，特别是树脂。这可以提供贯通连接更稳固/稳定和/或可以针对不同功能以灵活方式设计的优点。例如，可以穿过磁性基体钻孔，然后，孔的侧壁镀覆有电传导材料(例如铜)。之后，中空衬里(腔)可以部分或完全地填充有绝缘材料，例如树脂，诸如绝缘油。
根据另外的实施方式，至少一个过孔是圆形(圆柱形)或截头圆锥形孔。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)形成介电层(特别是光可成像层)(例如在临时承载件上)，
ii)对介电层进行图案化以形成图案化的介电层(具有腔)，以及
iii)在图案化的介电层中(在腔中)布置金属，特别是镀覆金属，从而形成电感器元件。
介电层可以置放于基板上，例如临时承载件上(见下文)并且可以被结构化(例如通过光刻)以产生线圈状(腔)形状。接着，可以将金属诸如铜填充于图案化部分以在介电层的材料中形成电感器元件。在使用临时承载件的情况下，介电层可以直接布置在所述临时承载件的金属表面上。因此，当介电层被结构化时，下方的临时承载件表面优选地被暴露。当临时承载表面包含金属诸如铜时，图案化介电层的腔可通过镀覆来填充，其中暴露的临时承载表面的金属用作种子层。
根据另外的实施方式，电感器元件金属迹线的竖向侧壁(基本上)是直的。该特征可以反映(电感器元件的)特定制造，例如加成法(特别是SAP，更特别地是mSAP)(见上文)。
根据另外的实施方式，电感器元件至少地部分采用减成法制造，例如应用掩模并使用蚀刻技术(化学/物理)。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)在图案化的介电层上形成另外的介电层，从而使电感器元件得以嵌置(在介电材料中)，
ii)对另外的介电层进行图案化以使嵌置的电感器元件的一部分暴露，以及
iii)在电感器元件表面的暴露部分上布置另外的金属，特别是镀覆另外的金属，从而形成用于电感器元件的端接部分。
原则上，这里重复与上述相同的过程。以这种方式，可以有效地提供电感器元件的不同高度(竖向)结构。例如，由此可以形成从平面电感器元件竖向延伸的端接连接部。
在本文件的上下文中，术语“介电层(结构)”可以指代可以形成(特别是层压)为层结构(例如光膜)的任何介电材料。此外，介电层可以被图案化，例如多个腔(以线圈状形状的形式)可以形成在介电层结构中，特别是通过使用光可成像、蚀刻、预切割中的一种。
在示例中，介电层包括光可成像介电(photo-imageable dielectric，PID)材料。在另外的示例中，介电层包括抗蚀剂层，特别是光致抗蚀剂层。
在本文件的上下文中，术语“光可成像介电层结构”可以指被构造为使用光可成像处理(显示效果)的任何介电(层)结构。特别地，该术语指的是可以使用(仅)光可成像技术在其中形成腔的PID介电层结构。优选地，PID层结构包括非纤维增强树脂，例如聚酰亚胺。PID应用的基础材料可以包括：i)热固性材料，例如环氧树脂、BCB、苯酚；ii)热塑性材料：PI、PBO。PID材料还可以包含可以通过UV光固化的光引发剂(光敏剂)。PID材料可以被层压在基板(例如叠置件)上并且然后可以经由图案掩模暴露于光刻源，其中图案掩模限定要制造的腔。可以显影PID材料的一部分并且可以移除曝光部分和未曝光部分之一(可以使用正或负光刻)以获得多个腔。光刻工艺的示例可以包括X射线光刻、UV光刻、立体光刻、电子束光刻和激光光刻。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
将第一磁性层布置到电感器元件表面上，特别是层压到电感器元件表面上(特别地是在布置第一磁性层之前移除介电层)。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
将第二磁性层布置层压到电感器元件的背侧表面上，特别是层压到电感器元件的背侧表面上，其中背侧表面与电感器元件表面相反。
这可以提供上述(竖向延伸的)电感器元件可以有效地嵌置在磁性材料中的优点。在另外的实施方式中，电感器元件可以通过加成制造来生产，例如3D打印或激光烧结。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
i)为临时承载件提供表面层，特别是金属层，
ii)在表面层上设置介电层(特别是在金属层的表面上设置介电层)。
特别地，对介电层进行图案化还包括：
iii)使图案化的介电层下方的表面层暴露。
如上所述，可以使用临时承载件(特别是具有金属箔覆盖的主表面)作为基板来形成电感器元件。暴露的金属表面可以用作用于通过镀覆填充腔的种子层。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
在将第二磁性层设置在电感器元件的背侧表面上之前，移除临时承载件以及表面层。
根据另外的实施方式，该方法还包括：
在将第一磁性层设置在电感器元件表面上后，移除临时承载件以及表面层。
根据另外的实施方式，移除包括下述中的至少一项：研磨、通过UV处理或激光处理的释放、蚀刻特别是干法蚀刻。
根据另外的实施方式，布置介电层和/或另外的介电层包括使用热和压力中的至少一种进行层压。
根据另外的实施方式，介电层是光可成像介电层PID，并且其中图案化包括将介电层和/或另外的介电层的一部分暴露于光刻。
根据另外的实施方式，图案化包括通过蚀刻或预切割移除介电层和/或另外的介电层中的一部分。
根据另外的实施方式，放置第一磁性层和/或第二磁性层还包括丝网印刷。
根据另外的实施方式，部件承载件被构造为集成电路(IC)基板，其中IC基板类似于IC大小的高密度PCB。
根据另外的实施方式，其中，叠置件的至少一个电传导结构电连接到电感器嵌体的电感器元件，特别是经由端接部分。
根据另外的实施方式，部件承载件叠置件的至少一个电传导结构电连接到电感器嵌体的电传导结构。这可以提供这样的优点，即嵌体的电传导结构可以与部件承载件的电传导结构直接耦接/连接。传统上，部件承载件的通孔不得不以笨拙的方式配备磁性材料，而所描述的嵌体能够实现简单而稳固的集成和电连接。例如，部件承载件的电传导过孔可以电连接到水平取向的电传导垫(迹线)和/或电感器嵌体的端接连接部(过孔)。
根据另外的实施方式，至少一个电传导层结构(电感器元件)通过至少一个电传导过孔电耦接到叠置件。由此，电传导结构可以以稳定且稳固的方式嵌置在磁性基体中，同时实现到叠置件的(电传导层结构，诸如过孔)的有效电连接。
根据另外的实施方式，电感器嵌体嵌置在叠置件中，使得电感器嵌体的主延伸方向(x、y)基本平行(见图2)或基本垂直(见图4)于部件承载件的主延伸方向(x、y)。
在电感器嵌体和部件承载件是板状(特别是平面)的情况下，它们可以相对于彼此平行定向。这可以提供可以以容易的方式提供高电感值(见上文)的优点。应当注意，水平(平面)取向的电感器嵌体的磁场可以垂直于常规同轴绕组的磁场(相对于部件承载件)。
根据另外的实施方式，电感器嵌体被组装到叠置件，使得电感器嵌体的主延伸方向(x)(基本上)垂直于部件承载件的主延伸方向(x)(而电感器嵌体的非主延伸方向(z)可以定向成平行于部件承载件的主延伸方向(x)。换言之，电感器嵌体是竖向嵌置或表面安装的。
该实施方式可以提供这样的优点，即电感器嵌体(或多个电感器嵌体)可以以稳固的方式布置在叠置件(例如叠置件的芯结构)内。嵌体可以与部件承载件(叠置件)的电传导(贯通)过孔平行布置，并且可以通过部件承载件的盲孔式过孔建立电接触。这种竖向定向的电感器嵌体可以进一步彼此电连接(例如以提供另外的线圈)。在具体示例中，可以考虑到来自第一嵌体的磁通量由于相反的线圈方向(电流流动)而不会抵消第二嵌体的磁通量。
根据另外的实施方式，电感器嵌体嵌置在叠置件中。根据另外的实施方式，电感器嵌体被表面安装在叠置件上。
与部件承载件相比，电感器嵌体可以是单独的部件并且在单独的过程中制造。因此，嵌体可以被认为是可以集成到部件承载件(还不是成品)制造过程中的灵活可用的元件(还不是成品)。根据所需的功能，嵌体可以有效地嵌置在部件承载件的腔中(例如封装在诸如预浸料的树脂中)或表面安装在部件承载件的主表面上(例如使用粘合剂)。虽然嵌置可被视为对嵌体的稳固保护，但表面安装可促进与嵌体的电连接。
在另外的实施方式中，电感器嵌体可以被构造用于屏蔽电磁辐射以避免其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到叠置件的第二部分)。然而，电感器嵌体也可以被构造为屏蔽电磁辐射以避免其在部件承载件和环境之间传播。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到部件承载件的内部、从部件承载件的内部传播到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横向方向(即水平方向)和/或叠置件的叠置方向(即竖向方向)上实现。在这样的实施方式中，电感器嵌体可以起到屏蔽电磁辐射的作用，从而抑制电磁干扰(EMI)的不良影响，特别是在射频(RF)范围内。
在一实施方式中，部件承载件包括至少一个电绝缘层结构和至少一个电传导层结构的叠置件。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/或热能而形成的所提到的电绝缘层结构和电传导层结构的层压件。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其他部件提供大的安装表面并且仍然是非常薄且紧凑的。术语“层结构”可以具体表示公共平面内的连续层、图案化层或多个不连续的岛。
在一实施方式中，部件承载件成形为板。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，作为嵌置式电子部件的示例的裸晶片由于该裸晶片的厚度小而可以方便地嵌置到薄板、比如印刷电路板中。
在一实施方式中，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。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)对这些孔进行部分地或完全地填充从而形成过孔或任何其他通孔连接部，各个电传导层结构可以以期望的方式彼此连接。经填充的孔将整个叠置件连接(即，延伸穿过多个层或整个叠置件的通孔连接部)，或者经填充的孔将至少两个电传导层连接，即所谓的过孔。类似地，光学互连部可以穿过叠置件的各个层而形成以接纳电光电路板(EOCB)。除了可以嵌置在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的介电部分可以包括具有增强纤维(诸如，玻璃纤维)的树脂。
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(特别地，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路，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包括具有增强颗粒(比如，增强球状件，特别是玻璃球状件)的树脂。
基板或中介层可以包括以下各者中的至少一者的层或由以下各者中的至少一者的层构成：玻璃；硅(Si)和/或感光的或可干蚀刻的有机材料、如环氧基堆叠材料(比如，环氧基堆叠膜)；或者聚合物化合物(聚合物化合物可以包括或可以不包括光敏和/或热敏分子)、如聚酰亚胺、聚苯并恶唑。
在一实施方式中，所述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，比如环氧树脂、氰酸酯树脂、苯并环丁烯树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂；聚亚苯基衍生物(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物颗粒——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被称为预浸料。这些预浸料通常是以它们的性能命名的，例如FR4或FR5，这些预浸料的性能描述了其阻燃性能。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、特别是环氧基堆叠材料(比如，堆叠膜)或感光介电材料。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。除了这些聚合物以外，低温共烧陶瓷(LTCC)或其他低的、非常低的或超低的DK材料可以作为电绝缘结构而应用在部件承载件中。
在一实施方式中，所述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的变型也是可以的，超导材料或传导性聚合物分别比如为石墨烯或聚(3,4-乙撑二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene))(PEDOT)。
至少一个部件可以嵌置在部件承载件中和/或表面安装在部件承载件上。这种部件可以选自以下各者中的至少一者：非导电嵌体、导电嵌体(比如，金属嵌体，优选地包括铜或铝)、热传递单元(例如，热管)、导光元件(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的金属块(IMS-嵌体)，该金属块可以嵌置或表面安装成用于促进散热的目的。合适的材料是根据材料的热导率限定的，热导率应当为至少2W/mK。这种材料通常是基于但不限于金属、金属氧化物和/或陶瓷，例如为铜、氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。为了提高热交换能力，也经常使用具有增加的表面面积的其他几何形状。此外，部件可以是有源电子部件(具有至少一个实现的p-n结)、无源电子部件比如电阻器、电感或电容器、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(比如，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)，这些都是基于半导体材料的，该半导体材料比如是碳化硅(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、发射器和/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、摄像机、天线、逻辑芯片和能量收集单元。然而，其他部件也可以嵌置在部件承载件中。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/或可以嵌置在部件承载件的内部中。此外，还可以使用其他部件、特别是产生和发射电磁辐射和/或对从环境传播的电磁辐射敏感的部件来作为部件。
在一实施方式中，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处理之后，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(特别地，通过层压)将经处理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。换言之，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部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这样的阻焊部并且随后对阻焊部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部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防氧化或腐蚀。
在表面处理方面，还可以选择性地将表面处理部施加至部件承载件的暴露的电传导表面部分。这种表面处理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，焊盘、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，表面处理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。表面处理部具有保护暴露的电传导层结构(特别是铜电路)的功能，并且表面处理部能够例如通过焊接而实现与一个或更多个部件的接合处理。用于表面处理部的合适材料的示例是有机可焊性防腐剂(OSP)、非电镍浸金(ENIG)、非电镍浸钯浸金(ENIPIG)、金(特别是硬金)、化学锡、镍金、镍钯等。
附图说明
本发明的以上定义的方面和另外的方面从下文将要描述的实施方式的示例中变得明显，并且参考这些实施方式的示例来对其进行解释。
图1示出了根据本发明示例性实施方式的电感器嵌体的侧视图。
图2示出了根据本发明示例性实施方式的具有电感器嵌体的部件承载件的侧视图。
图3a和图3b示出了根据本发明示例性实施方式的电感器嵌体的俯视图。
图4示出了根据本发明另外的示例性实施方式的具有电感器嵌体的部件承载件的侧视图。
图5a至图5k图示了根据本发明示例性实施方式的提供电感器嵌体的制造方法。
图6a至图6c示出了根据本发明另外的示例性实施方式的用于提供电感器嵌体的另外的制造方法。
图7中的a)至e)示出了电感器元件的不同设计。
图8示出了与图7中的a)至e)的设计相关的电感值仿真。
图9中的a)至b)示出了电感器元件相对于磁性层叠置件的不同厚度。
图10示出了与图9中的a)至b)的设计相关的电感值的仿真。
图11中的a)至c)示出了电感器元件和磁性基体的不同线/间距比。
图12示出了与图11中的a)至c)的设计相关的电感值的仿真。
图13a至图13c分别示出了根据本发明示例性实施方式的电感器嵌体。
图14示出了根据本发明的另外的示例性实施方式的电感器嵌体的侧视图。
图15示出了根据本发明的另外的示例性实施方式的电感器嵌体的侧视图。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，相似或相同的元件被提供有相同的附图标记。
在参考附图更详细地描述示例性实施方式之前，将对形成本发明的示例性实施方式所基于的一些基本考量进行总结。
根据示例性实施方式，本发明使用嵌置在部件承载件的基板芯的内层中的电感器嵌体，例如通过技术来进行。一方面，这些嵌体允许使用具有较高磁导率的材料，另一方面，可以针对专用应用优化和定制设计。因此，嵌体可以实现下一代微处理器和基板所需的更高电感。此外，本发明描述了从具有嵌置式铜结构的磁性片材制造电感器嵌体的过程。
图1示出了根据本发明示例性实施方式的电感器嵌体150的侧视图。电感器嵌体150包括具有多个互连磁性层的磁性层叠置件160。在第一磁性层161和第二磁性层162之间，布置有嵌置在磁性层叠置件160中的电传导结构120。电传导结构120被构造为包括线圈状形状的电感器元件120。在线圈状形状之间，布置有磁性材料(其连续地填充导体轨道和磁性基体之间的空间)，布置在线圈状形状之间的磁性材料可以被认为是磁性叠置件160的第三磁性层163。
电感器嵌体150被成形为板(即平面的)并且可以包括超薄的厚度(例如100μm厚和1000μm长)。电传导结构120沿竖向方向(沿z轴)和沿水平方向(沿x轴和y轴)布置在电感器嵌体150的中心。电传导结构120包括绕组(也参见图3a和图3b)。电感器嵌体150被构造为使得根据电传导结构120的厚度和形状，为电感器嵌体150提供特定的电感值。该电感值可以基于例如电传导结构120的厚度和形状来调整。此外，可以相应地选择磁性基体155的磁导率。
电感器元件120包括至少两个相对于磁性层161、162和/或磁性层叠置件160暴露的端接部分165。与电感器元件120的位于端接部分165之间的中央部分166相比，所述端接部分165具有更大的竖向(沿z方向)延伸。在该示例中，端接部分165被构造为电传导的盲孔式过孔，其至少部分地延伸通过磁性层叠置件160(在此通过第二磁性层162)并将电感器元件120连接到电感器嵌体150的外(主)表面。两个端接部分165都定向到电感器嵌体150的相同的上部主表面，在那里它们可以电连接到垫和/或过孔和/或导体轨道。该设计反映了一种制造过程(参见下面的图5a至图5k)，在该种制造过程中在临时承载件上应用了两步堆叠(例如使用光刻)。
图2示出了根据本发明示例性实施方式的具有电感器嵌体150的部件承载件100的侧视图。部件承载件100包括具有电传导层结构104和电绝缘层结构102的叠置件110。部件承载件100的中心构成绝缘芯层结构103(例如完全固化的树脂，例如FR4)。过孔形式的电传导贯通连接部延伸穿过芯结构103，从而将部件承载件100的第一(顶部)主表面与相反的第二(底部)主表面电连接。
上述电感器嵌体150嵌置在绝缘芯层结构103内并用电绝缘层叠置件材料102封装。在所示示例中，电感器嵌体150被嵌置成使得绝缘芯结构103和电感器嵌体150的主表面齐平(两者各自的厚度均为100μm)。
两个端接部分165通过垫电连接到部件承载件100的电传导结构(盲孔式过孔)104。由此，电感器嵌体150完全集成并连接到部件承载件100。
图3a示出了根据本发明示例性实施方式的电感器嵌体150的俯视图。可以看出，电感器元件120由电传导结构120(例如铜)绕组形成，该电传导结构120以矩形线圈状方式形成在磁性材料155中。在所示示例中，元件120包括七个绕组。绕组120的起点和终点分别电连接到一端接部(特别是通过式过孔165)。当向电感器元件120提供电流时，提供了电感，该电感又被磁性基体155的磁导率增强。由于叠置件160包括平面形状，电传导结构120相对于部件承载件100以水平方式定向。通过提供磁性基体155，可以应用大量磁性材料，因此可以获得高电感值。
图3b示出了图3a的电感器嵌体150的侧视图，其中磁通量由箭头指示。
图4示出了根据本发明另外的示例性实施方式的部件承载件100。尽管在图2中电感器嵌体150水平地布置在部件承载件100中(即，电感器嵌体150的主延伸方向(沿着指示的x和y轴)被定向为平行于部件承载件100的主延伸方向)，在部件承载件100中存在多个竖向定向的电感器嵌体150(即，电感器嵌体150的主延伸方向(沿着指示的x轴)被定向成垂直于部件承载件100的主延伸(x)方向)。电感器嵌体150的端接部分165沿z方向电连接到部件承载件100的相应盲孔式过孔104。在所示示例中，电感器嵌体150嵌置在部件承载件100的绝缘芯层结构103中。部件承载件100还包括与嵌置式电感器嵌体150平行定向的通孔式过孔。电感器嵌体150可以包括1000μm的相应长度(与绝缘芯结构103相同)，使得电感器嵌体150的暴露表面可以与绝缘芯层结构103的上部/下部主表面齐平。在另外的示例中，电感器嵌体可以嵌置在一个或更多个未必是芯结构的电绝缘层结构中。
图5a至图5k图示了根据本发明示例性实施方式的提供电感器嵌体150的制造方法。
图5a和图5b：提供临时承载件170，其中临时承载件170包括树脂，优选为可研磨树脂，诸如FR1。铜箔171设置在铜承载件上并层压到临时承载件170的主表面之一。
图5c：移除铜承载件，从而留下附着在所述临时承载件170主表面上的铜箔171。
图5d：将介电层180布置在铜箔171上。在该示例中，介电层180包括PID(光可成像介电)材料。
图5e：对介电材料180进行图案化，从而介电材料被移除以使铜箔171部分地暴露在暴露的结构化部分172中。在该示例中，光刻用于结构化(暴露和显影)PID材料180。暴露的结构化部分172包括线圈状形状。
图5f：介电层180的暴露的结构化部分172(铜箔171的表面在此处被暴露)被填充(例如镀覆)铜，从而在结构化的且经镀覆的介电层183中形成电感器元件120，其中电传导结构120被构造为包括线圈状形状的电感器元件120。
图5g：在介电层180和电感器元件120上设置另外的介电层181(在该示例中还包括PID(光可成像介电)材料)，使得电感器元件120被介电材料180、181完全封装。
图5h：另外的介电层181被图案化，由此介电材料被移除以仅部分地暴露嵌置的电感器元件120。在该示例中，光刻用于使另外的PID材料181结构化(曝光和显影)。结构化部分包括盲孔式过孔形状并暴露电感器元件120的表面121。
图5i：用铜填充(例如镀覆)另外的介电层181的结构化部分(嵌置的电感器元件120的表面被暴露在该结构化部分中)，从而形成用于电感器元件120的端接部分165。
图5j：介电层180和另外的介电层181被完全移除(剥离)，从而暴露电感器元件120及其竖向扩大的端接部分165。在临时承载件上以两步过程形成具有端接部165的电感器元件120的制造过程反映在了最终产品中，因为两个端接部都朝向相同的电感器嵌体主表面。
图5k：第一磁性层161被布置(层压)到电感器元件表面121上。电感器元件120被磁性材料155完全封装，使得第三磁性层163形成在线圈的绕组之间。磁性层161、163可以提供为磁性材料片材(而不是糊状物)。
图6a至图6c示出了根据本发明另外的示例性实施方式的用于提供电感器嵌体150的另外的制造方法(基于针对图5a至图5k描述的方法)。
图6a：图5k的产品的包括铜箔171的临时承载件170被移除。移除可以例如通过研磨可研磨材料170以及铜箔171来完成。电感器元件150现在在其背侧表面122(与表面121相反)处部分地暴露。
图6b：在电感器元件120的背侧表面122上设置(层压)第二磁性层162，其中背侧表面122与电感器元件表面121相反。再次，电感器元件120被完全封装，但不是被完全封装在介电层180、181中，而是被完全封装在磁性基体材料155中。通过使第一磁性层161和第二磁性层162(和第三磁性层163)互连，磁性层161、162、163被叠置，从而提供磁性层叠置件160。
图6c：现在获得如图1所述的具有磁性层叠置件160的电感器嵌体150。上部主表面可以被处理，特别是被研磨，以暴露嵌置式电感器元件120的电传导端接部165。
图7中的a)至e)示出了电感器元件120的不同设计。
图7中的a)：方形、矩形线圈形状。
图7中的b)：圆形线圈形状。
图7中的c)：六边形(矩形)线圈形状。
图7中的d)：八边形(矩形)线圈形状。
图7中的e)：曲折状的线圈形状。
图8示出了针对图7中的a)至e)所述设计的电感值仿真。在x轴上，给出了磁导率(μ)，而电感(以nH为单位)沿y轴提供。可以看出，与其他设计相比，方形线圈形状的电感有所改善。例如，方形比圆形更有效地利用面积(频率电阻)。方形具有比六边形长的导体轨道。
图9中的a)至b)示出了电感器元件120相对于磁性层叠置件160的不同厚度。
图9中的a)：此处，电感器元件120的厚度(沿z的高度)较高，例如50μm，而第一磁性层161和第二磁性层162分别具有25μm的厚度。
图9中的b)：电感器元件120的厚度(沿z的高度)较低，例如18μm，而第一和第二磁性层161、162的厚度分别为41μm。
图10示出了关于图9中的a)至b)的设计(以及具有35μm厚的电感器元件120的另外的设计)的电感值的仿真(使用方形形状)。可以看出，与较厚的电感器元件120相比，使用较厚的磁性层161、162(图9中的b))可以获得更高的电感值。因此，高磁性层材料/电感器元件材料比是优选的。
图11中的a)至c)示出了电感器元件120(使用方形，18μm高度)和磁性层叠置件160的不同线(导体轨道)/间距(磁性材料)比(沿水平方向)。
图11中的a)：在此示例中，线/间距(line/space，L/S)比为50/50μm(绕组数少，导体轨道厚)。
图11中的b)：在此示例中，线/间距比为35/45μm。
图11中的c)：在此示例中，线/间距比为20/20μm(绕组数多，电感器迹线细)。
图12示出了关于图11中的a)至c)的电感器元件(使用方形，18μm厚度)设计的电感值的仿真。可以看出，线和间距越小(此处优选20/20μm)，电感值越大。然而，应注意，高电感值严格来说并不是完美的选择，因为Rdc值还必须考虑在内并且不应太高。在本文中，术语Rdc值可以描述在直流电流下将存在多少电阻，由此在当前情况下可能需要更小的电阻。
图13a示出嵌体150的实施方式，其中磁性叠置件160包括在z方向上彼此叠置的两个电感器元件120a、120b。在该示例中，磁性叠置件160包括五个磁性层，两个磁性层分别用于嵌置电感器元件120a、120b，三个磁性层分别位于电感器元件120a、120b的上方、下方和中间。在该示例中，电感器元件120a和另外的电感器元件120b在z方向上完全对准。
图13b示出嵌体150的另外的实施方式，其中磁性叠置件160包括在z方向上彼此叠置的两个电感器元件120a、120b。然而，在该示例中，电感器元件120a和另外的电感器元件120b没有完美对准，而是相对于彼此偏移。
图13c示出了电感器元件布置的实施方式，其包括两个相互叠置的所述电感器嵌体150a、150b。通过这种措施，可以获得与图13a和图13b所描述的非常相似的架构。虽然在本实施方式中，各个电感器元件120a、120c在竖向方向上对准，然而在另外的实施方式中可以不对准。
图14示出了根据另外的示例性实施方式的电感器嵌体150。在该示例中，端接部分165布置在电感器嵌体150的边缘部分，即与电感器嵌体150的侧壁齐平。此外，端接部分165与电感器嵌体150的一个主表面(顶部或底部)齐平。该特定实施方式可以使用减成法或加成法(特别是(m)SAP)制造，例如使用图5a至图5k中描述的方法。根据该制造过程，电感器元件120可以形成于两个过程步骤，使得电感器元件120可以沿水平方向上具有分界线。
图15示出了根据另外的示例性实施方式的电感器嵌体150。此示例与图14中所示的示例非常相似，区别在于端接部分165在电感器嵌体150的两个(相反的)主表面处被额外地暴露。
附图标记
100 部件承载件
102 电绝缘层结构
103 芯层结构
104电传导层结构、部件承载件过孔
110层叠置件
120电感器元件、电传导轨道
120a 电感器元件
120b 另外的电感器元件
120c 其他电感器元件
121 电感器元件表面
122 电感器元件背侧表面
150 电感嵌体
150a 电感嵌体
150b 另外的电感嵌体
155磁性材料(基体)
160 磁性层叠置件
161 第一磁性层
162 第二磁性层
163第三磁性层、嵌置部分
165端接部分
166 中央部分
170 临时承载件
171 金属层
172 金属层暴露部分
180 介电层
181 另外的介电层
183图案化(和镀覆)的介电层。

Claims (15)

1.一种电感器嵌体(150)，所述电感器嵌体(150)包括：
磁性层叠置件(160)，所述磁性层叠置件(160)包括多个互连的磁性层(161、162)；以及
电传导结构(120)，所述电传导结构(120)嵌置在所述磁性层叠置件(160)中，其中，所述电传导结构(120)被构造为包括线圈状形状的电感器元件(120)。
2.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述磁性层叠置件(110)包括恰好两个磁性层(161、162)，或者所述磁性层叠置件(110)包括恰好三个磁性层。
3.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述电感器元件(120)水平地嵌置在所述磁性层叠置件(160)中，或者
其中，所述电感器元件(120)竖向地嵌置在所述磁性层叠置件(160)中。
4.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述磁性层(161、162)中的至少一个磁性层是部分或全部介电的；
以及/或者
其中，所述磁性层(161、162)中的至少一个磁性层包括磁性基体(155)；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)包括介电材料，磁性颗粒嵌置在所述介电材料中，特别地，其中，所述磁性颗粒包括铁氧体、3d材料和4f材料中的至少一种；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)连续地填充所述电感器元件(120)周围的体积；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)包括糊剂和/或刚性固体；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)是电绝缘的；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)的相对磁导率μr在1.1至500的范围内，特别地，所述磁性基体(155)的相对磁导率μr在2至150的范围内，更特别地，所述磁性基体(155)的相对磁导率μr在4至80的范围内；
以及/或者
其中，所述磁性基体(155)包括下述材料中的至少一种材料：铁磁材料；亚铁磁材料；永磁材料；软磁材料；铁氧体；金属氧化物；
内部具有磁性颗粒的介电基体，特别是内部具有磁性颗粒的预浸料；
以及合金，特别是铁合金或合金硅。
5.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述电感器元件(120)为曲折形和/或螺旋形。
6.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述电感器元件(120)包括至少两个端接部分(165)，所述至少两个端接部分(165)是相对于所述磁性层(161、162)暴露的，特别地，所述至少两个端接部分(165)是相对于所述磁性层叠置件(160)暴露的。
7.根据权利要求6所述的电感器嵌体(150)，
其中，与所述电感器元件(120)的位于所述至少两个端接部分(165)之间的中央部分(166)相比，所述端接部分(165)具有更大的竖向延伸和/或更大的水平延伸。
8.根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，其中，所述电感器嵌体(150)还包括：
至少一个电传导过孔，所述至少一个电传导过孔为盲孔式过孔或通孔式过孔，所述至少一个电传导过孔至少部分地延伸穿过所述磁性层叠置件(160)，并且所述至少一个电传导过孔将所述电感器元件(120)连接至所述电感器嵌体(150)的外表面，
其中，所述至少一个电传导过孔至少部分地填充有电传导材料，或者
其中，所述至少一个电传导过孔是中空衬里，所述中空衬里至少部分地填充有电绝缘材料，特别地，所述中空衬里至少部分地填充有树脂。
9.一种制造电感器嵌体(150)的方法，其中，所述方法包括：
将多个磁性层(161、162)进行叠置，以提供磁性层叠置件(160)，从而：
将所述多个磁性层(161、162)互连；以及
将电传导结构(120)嵌置在所述磁性层叠置件(160)中，其中，所述电传导结构(120)被构造为包括线圈状形状的电感器元件(120)。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
形成介电层(180)，特别地，形成光可成像层；
对所述介电层(180)进行图案化，从而形成图案化的介电层(183)；以及
在所述图案化的介电层(183)中布置金属，从而形成所述电感器元件(120)，特别地，在所述图案化的介电层(183)中镀覆金属，从而形成所述电感器元件(120)。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
在所述图案化的介电层(183)上形成另外的介电层(181)，从而使所述电感器元件(120)得以嵌置；
对所述另外的介电层(181)进行图案化，从而使嵌置的所述电感器元件(120)的一部分暴露；以及
在电感器元件表面(121)的暴露的部分上布置另外的金属，从而形成用于所述电感器元件(120)的端接部分(165)，特别地，在电感器元件表面(121)的暴露的部分上镀覆另外的金属，从而形成用于所述电感器元件(120)的端接部分(165)。
12.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
将第一磁性层(161)布置在所述电感器元件表面(121)上，特别地，将第一磁性层(161)层压到所述电感器元件表面(121)上，特别地，在布置所述第一磁性层(161)之前将所述介电层(180)移除，
以及/或者
将第二磁性层(162)布置在所述电感器元件(120)的背侧表面(122)上，特别地，将第二磁性层(162)层压到所述电感器元件(120)的背侧表面(122)上，其中，所述背侧表面(122)与所述电感器元件表面(121)相反。
13.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
为临时承载件(170)设置表面层(171)，特别地，为临时承载件(170)设置金属层，
在所述表面层(171)上布置介电层(180)，
并且其中，对所述介电层(180)进行图案化包括：
使所述图案化的介电层(183)下方的所述表面层(171)暴露；
以及/或者
所述方法还包括：
在将所述第二磁性层(162)布置在所述电感器元件(120)的背侧表面(122)上之前，将所述临时承载件(170)以及所述表面层(171)移除；
以及/或者
在将所述第一磁性层(161)布置在所述电感器元件表面(121)上之后，将所述临时承载件(170)以及所述表面层(171)移除；
特别地，其中，所述移除包括下述项中的至少一项或者由下述项中的至少一项组成：研磨；通过UV处理或激光处理进行释放；蚀刻，特别是干法蚀刻。
14.一种部件承载件(100)，其中，所述部件承载件(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)和至少一个电绝缘层结构(102)；以及
根据权利要求1所述的电感器嵌体(150)，
其中，所述电感器嵌体(150)嵌置在所述叠置件(110)中。
15.根据权利要求14所述的部件承载件(100)，
其中，所述部件承载件(100)被构造为集成电路基板，其中集成电路基板类似于集成电路大小的高密度印刷电路板；以及/或者
其中，所述叠置件(110)的至少一个电传导结构(104)电连接至所述电感器嵌体(150)的电感器元件(120)，特别地，所述叠置件(110)的至少一个电传导结构(104)经由端接部分(165)电连接至所述电感器嵌体(150)的电感器元件(120)；
以及/或者
其中，所述电感器嵌体(150)嵌置在所述叠置件(110)中，使得所述电感器嵌体(150)的主延伸方向(x、y)基本上平行于或者基本上垂直于所述部件承载件(100)的主延伸方向(x、y)。
CN202310258360.0A 2022-03-17 2023-03-16 电感器嵌体及其制造方法以及部件承载件 Pending CN116779281A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22162776.3 2022-03-17
EP22162776.3A EP4246542A1 (en) 2022-03-17 2022-03-17 An inductor inlay for a component carrier, and manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116779281A true CN116779281A (zh) 2023-09-19

Family

ID=80930381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310258360.0A Pending CN116779281A (zh) 2022-03-17 2023-03-16 电感器嵌体及其制造方法以及部件承载件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230298808A1 (zh)
EP (1) EP4246542A1 (zh)
CN (1) CN116779281A (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6561745B2 (ja) * 2015-10-02 2019-08-21 株式会社村田製作所 インダクタ部品、パッケージ部品およびスィッチングレギュレータ
JP6766740B2 (ja) * 2017-04-20 2020-10-14 株式会社村田製作所 プリント配線基板およびスイッチングレギュレータ
JP6935343B2 (ja) * 2018-02-02 2021-09-15 株式会社村田製作所 インダクタ部品およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20230298808A1 (en) 2023-09-21
EP4246542A1 (en) 2023-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11792932B2 (en) Component carrier with embedded magnetic inlay and integrated coil structure
CN111372369B (zh) 具有部件屏蔽的部件承载件及其制造方法
EP3840041A1 (en) Component carrier with embedded interposer laterally between electrically conductive structures of stack
US11864306B2 (en) Component carrier with an embedded thermally conductive block and manufacturing method
CN111952193A (zh) 具有嵌入层压叠置件中的表面可接触部件的部件承载件
US11324122B2 (en) Component carrier and method of manufacturing the same
US11882648B2 (en) Dielectric layer for component carrier with varying material properties
US20230298804A1 (en) Component Carrier With Embedded Magnetic Inlay and Integrated Coil Structure
CN112996271A (zh) 制造部件承载件的方法及部件承载件
US11810844B2 (en) Component carrier and method of manufacturing the same
US11551989B2 (en) Component carrier and method of manufacturing the same
CN112702840B (zh) 有嵌入的部件和水平长型过孔的部件承载件及其制造方法
EP4246542A1 (en) An inductor inlay for a component carrier, and manufacturing method
US20220377895A1 (en) Magnetic Inlay With An Adjustable Inductance Value for a Component Carrier and a Manufacturing Method
EP4093162A1 (en) A component carrier with a magnetic element, and manufacturing method
EP4093164A1 (en) Component carrier with magnetic element, magnetic inlay, and manufacturing method
US20220377897A1 (en) Magnetic Inlay With Electrically Conductive Vertical Through Connections for a Component Carrier
EP4093163A1 (en) Component carrier with inductive element included in layer build-up, and manufacturing method
US20240021440A1 (en) Component Carrier and Method of Manufacturing the Same
CN112349678B (zh) 部件承载件及其制造方法
CN217883966U (zh) 包括至少两个部件的部件承载件
US20220386464A1 (en) Component Carrier Interconnection and Manufacturing Method
US20230245990A1 (en) Component Carrier With Embedded IC Substrate Inlay, and Manufacturing Method
US20240090118A1 (en) Component Carrier With an Embedded Thermally Conductive Block and Manufacturing Method
WO2024078972A1 (en) Component carrier with protruding thermal structure, and manufacture method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination