CN116864301A - 一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电感器件领域，公开了一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法，所述方法包括：先制得初始部件，将初始部件分别沿第一粘结片和第二粘结片分离，并将第三铜箔制成第一电极，将第四铜箔制成第二电极，以获得由第一电极、第一磁膜、第一线圈组成的第一电感组件，以及由第二电极、第二磁膜、第二线圈组成的第二电感组件；至少将第一电感组件、第三磁膜、第二电感组件和第四磁膜依次层叠压合，制得薄膜电感。本发明实施例能够在实现至少两层高精细线圈的制作基础上，降低工艺复杂度、制作难度以及制作成本；而且，各层线圈的具体形状及尺寸等可根据不同需求灵活调节，实现各种磁性能设计需求，工艺流程简单，适合批量规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及电感器件领域，尤其涉及一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法。
背景技术
随着可穿戴电子和便携式电子设备不断向轻薄化和多功能化方向发展，作为电子器件的电源组件也不断向小型化方向发展，因此对电源组件的关键功能部件电感也提出了极致轻薄的要求，薄膜电感应运而生。
薄膜电感是一种采用真空薄膜工艺制作的电感器，可靠性高，易于集成化，片式化，非常适合于自动化表面装贴技术(SMT)，并且由于其具有尺寸小及高频特性好等优点，已成为国内外研究的热点。
目前，薄膜电感的厚度设计需求已达到0.3mm以下，外形尺寸需求已达到2*5mm以下(常规的分立式电感，磁芯类电感无法满足要求)。针对此类厚度小于0.3mm的薄膜电感，目前采用的主流制作工艺为磁膜溅射工艺：在磁性薄膜上通过磁控溅射(原理是将磁性薄膜作为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，把靶材原子溅射到工件上形成沉积层)工艺制作导电线路，然后再在导电线路上压覆绝缘层和磁膜层，最终形成电感。
然而，上述磁膜溅射工艺，由于需要在真空环境下应用特殊的磁膜溅射设备完成导线线路的制作，因此存在制作成本高、制作流程复杂、线圈设计无法灵活调节，磁性能设计受到限制，批量制作经济效益差等缺陷。而且，受限于磁膜溅射工艺，目前无法实现具有两层线圈或者多层线圈的薄膜电感。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法，以克服传统磁膜溅射工艺存在的工艺复杂、成本高及磁性能设计受限等缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，包括：
提供第一铜箔、第二铜箔、第三铜箔、第四铜箔、第一载体、第二载体、第一粘结片、中间粘结片、第二粘结片、第一磁膜、第二磁膜、第三磁膜和第四磁膜；
先将第一铜箔、第一粘结片、第一载体、中间粘结片、第二载体、第二粘结片及第二铜箔依序层叠压合；再采用图形转移技术，在第一铜箔上制作第一线圈，在第二铜箔上制作第二线圈；然后在第一线圈的表层压覆由内向外布置的第一磁膜和第三铜箔，在第二线圈的表层压覆由内向外布置的第二磁膜和第四铜箔，制得初始部件；
将初始部件分别沿第一粘结片和第二粘结片分离，并将第三铜箔制成与第一线圈端部连接的第一电极，将第四铜箔制成与第二线圈端部连接的第二电极，去除第一铜箔的除第一线圈以外的区域以及第二铜箔的除第二线圈以外的区域，以获得由第一电极、第一磁膜、第一线圈组成的第一电感组件，以及由第二电极、第二磁膜、第二线圈组成的第二电感组件；
至少将第一电感组件、第三磁膜、第二电感组件和第四磁膜依次层叠压合，制得薄膜电感。
可选的，所述采用图形转移技术，在第一铜箔上制作第一线圈，在第二铜箔上制作第二线圈，包括：
在第一铜箔和第二铜箔的非线圈制作区域分别贴覆抗电镀干膜；
对第一铜箔的线圈制作区域进行电镀，以制得第一线圈；
对第二铜箔的线圈制作区域进行电镀，以制得第二线圈。
可选的，所述将第三铜箔制成与第一线圈端部位置连接的第一电极的方法，包括：
以第三铜箔为入钻面，在第一线圈的端部对应位置钻孔，直至第一线圈的端部裸露，获得第一盲孔；在第一盲孔内塞入第一导电浆，并将第一导电浆烘干固化；在第三铜箔的电极制作区域表层贴覆第一抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第一盲孔；蚀刻去除第三铜箔的非电极制作区域；褪除第一抗蚀刻干膜，获得由第三铜箔的电极制作区域形成的第一电极；
将第四铜箔制成与第二线圈端部位置连接的第二电极的方法，包括：
以第四铜箔为入钻面，在第二线圈的端部对应位置钻孔，直至第二线圈的端部裸露，获得第二盲孔；在第二盲孔内塞入第二导电浆，并将第二导电浆烘干固化；在第四铜箔的电极制作区域表层贴覆第二抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第二盲孔；蚀刻去除第四铜箔的非电极制作区域；褪除第二抗蚀刻干膜，获得由第四铜箔的电极制作区域形成的第二电极。
可选的，第三磁膜上，于第二电感组件的第二电极的对应区域，设有开窗；
在层叠压合工序中，第一电极、第一线圈、第二电极、第二线圈沿层叠方向依次布置，且第二电极在嵌入第三磁膜的开窗区域后与第一线圈相抵接。
可选的，第二电极的表层涂覆有低温烧结铜浆。
可选的，中间粘结片的中间区域嵌入有隔离膜，隔离膜覆盖第一线圈和第二线圈的垂直投影区域；
将初始部件分别沿第一粘结片和第二粘结片分离的方法，包括：先沿隔离膜的周缘对初始部件进行铣板，直至隔离膜的周缘裸露后，以隔离膜为分界位置将初始部件分离为两个部分；再针对每个部分，剥离去除其第一载体或第二载体。
可选的，第一铜箔和第二铜箔是厚度范围为3微米-5微米的铜箔；第一载体和第二载体是厚度范围为15微米-30微米的铜箔。
可选的，第一线圈和第二线圈的厚度范围为75微米-120微米。
可选的，第一磁膜、第二磁膜、第三磁膜和第四磁膜，为由含量大于90％的软磁特性粉末颗粒混合不导电的粘结剂涂覆而成的磁性薄膜。
一种薄膜电感，所述薄膜电感按照以上任一项所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明实施例将最初制得的初始部件一分为二，并去除了不需要的第一载体和第二载体等多余部分，从而获得相互独立的第一电感组件和第二电感组件，进而将两个电感组件与磁膜交替层叠压合，制得具有两层线圈的薄膜电感。实际上，也可以按照相同制作原理制得三个或者更多个电感组件，将这些电感组件与磁膜交替层叠压合，以制得具有多层线圈的薄膜电感。
与传统的磁膜溅射工艺相比，本发明实施例采用PCB领域的图形转移工艺制成至少两个线圈，并将基于不同线圈制成的各个电感组件之间通过磁膜压合，即获得所需的薄膜电感，整个制作过程中既不需要搭建真空的制作环境，也不需要应用磁控溅射设备等这类特定的高端设备，因此本发明实施例能够在实现至少两层高精细线圈的制作基础上，大大降低了工艺复杂度、制作难度以及制作成本；而且，各层线圈的具体形状及尺寸等可以根据不同需求来灵活调节，能够实现各种磁性能设计需求，工艺流程简单，适合批量规模化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的薄膜电感的制作方法流程图；
图2和图3为本发明实施例提供的薄膜电感的制作工序示意图；
图示说明：
第一铜箔1、第二铜箔2、第三铜箔3、第四铜箔4、第一载体5、第二载体6、第一粘结片7、中间粘结片8、第二粘结片9、第一磁膜10、第二磁膜11、第三磁膜12、第四磁膜13、第一线圈14、第二线圈15、第一电极16、第二电极17、第一电感组件A、第二电感组件B、抗电镀干膜18、第一导电浆19、第二导电浆20、低温烧结铜浆21、隔离膜22。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
具体的，请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，包括步骤：
S1、提供第一铜箔1、第二铜箔2、第三铜箔3、第四铜箔4、第一载体5、第二载体6、第一粘结片7、中间粘结片8、第二粘结片9、第一磁膜10、第一磁膜10、第三磁膜12和第四磁膜13。
其中，第一铜箔1和第二铜箔2，将分别用于作为第一线圈14和第二线圈15的制作基层，其可选厚度范围为3微米-5微米的铜箔。
第一载体5和第二载体6，将分别用于作为第一线圈14和第二线圈15的载体，其可选厚度范围为15微米-30微米的铜箔。
第一粘结片7、中间粘结片8、第二粘结片9，具体可以为双面胶/半固化片等具有密闭粘结性能的材料。
第一磁膜10、第二磁膜11、第三磁膜12和第四磁膜13，具体可由含量大于90％的软磁特性粉末颗粒(如铁粉，铁铝硅，铁镍合金，羰基铁粉等)混合不导电的粘结剂涂覆而成的磁性薄膜。
S2、先将第一铜箔1、第一粘结片7、第一载体5、中间粘结片8、第二载体6、第二粘结片9及第二铜箔2依序层叠压合；再采用图形转移技术，在第一铜箔1上制作第一线圈14，在第二铜箔2上制作第二线圈15；然后在第一线圈14的表层压覆由内向外布置的第一磁膜10和第三铜箔3，在第二线圈15的表层压覆由内向外布置的第二磁膜11和第四铜箔4，制得初始部件。
可以理解的是，第一线圈14和第二线圈15的具体图形及厚度尺寸可以相同，也可以不相同，只需要根据实际需求来灵活调整图形转移工艺中的具体参数配置即可，本发明实施例对此不作具体限定。
本步骤中，初始部件在层叠方向上可以沿中间粘结片8划分为上下两个部分：第一部分，包括依次层叠设置的第三铜箔3、第一磁膜10、第一线圈14、第一粘接片和第一载体5，该部分将用于制作后续的第一电感组件A；第二部分，包括依次层叠设置的第四铜箔4、第二磁膜11、第二线圈15、第二粘接片和第二载体6，该部分将用于制作后续的第二电感组件B。通过采用中间粘接片将两部分结合起来，可以同时制作两个电感组件，提高生产效率。
S3、将初始部件分别沿第一粘结片7和第二粘结片9分离，并将第三铜箔3制成与第一线圈14端部连接的第一电极16，将第四铜箔4制成与第二线圈15端部连接的第二电极17，去除第一铜箔1的除第一线圈14以外的区域(也即第一铜箔1的非线圈制作区域)以及第二铜箔2的除第二线圈15以外的区域(也即第二铜箔2的非线圈制作区域)，以获得由第一电极16、第一磁膜10、第一线圈14组成的第一电感组件A，以及由第二电极17、第二磁膜11、第二线圈15组成的第二电感组件B。
S4、至少将第一电感组件A、第三磁膜12、第二电感组件B和第四磁膜13依次层叠压合，制得薄膜电感。
以上方法中，将最初制得的初始部件一分为二，并去除了不需要的第一载体5和第二载体6等多余部分，从而获得相互独立的第一电感组件A和第二电感组件B，进而将两个电感组件与磁膜交替层叠压合，制得具有两层线圈的薄膜电感。实际上，也可以按照相同制作原理制得三个或者更多个电感组件，将这些电感组件与磁膜交替层叠压合，以制得具有多层线圈的薄膜电感。
与传统的磁膜溅射工艺相比，本发明实施例采用PCB领域的图形转移工艺制成至少两个线圈，并将基于不同线圈制成的各个电感组件之间通过磁膜压合，即获得所需的薄膜电感，整个制作过程中既不需要搭建真空的制作环境，也不需要应用磁控溅射设备等这类特定的高端设备，因此本发明实施例能够在实现至少两层高精细线圈的制作基础上，大大降低了工艺复杂度、制作难度以及制作成本；而且，各层线圈的具体形状及尺寸等可以根据不同需求来灵活调节，能够实现各种磁性能设计需求，工艺流程简单，适合批量规模化生产。
为了便于从初始部件简单快速的剥离出第一电感组件A和第二电感组件B，在一种可选的实施方式中，中间粘结片8的中间区域嵌入有隔离膜22，隔离膜22覆盖第一线圈14和第二线圈15的垂直投影区域。基于此，步骤S3中，将初始部件分别沿第一粘结片7和第二粘结片9分离的方法，可以为：先沿隔离膜22的周缘对初始部件进行铣板，直至隔离膜22的周缘裸露后，以隔离膜22为分界位置将初始部件分离为两个部分；再针对每个部分，剥离去除其第一载体5或第二载体6。
进一步的，步骤S2中，采用图形转移技术，在第一铜箔1上制作第一线圈14，在第二铜箔2上制作第二线圈15，包括：通过曝光显影方式，仅在第一铜箔1和第二铜箔2的非线圈制作区域分别贴覆抗电镀干膜18，每个区域的抗电镀干膜18的厚度根据相应的待制作线圈的厚度来确定；对第一铜箔1的线圈制作区域进行电镀，以制得第一线圈14；对第二铜箔2的线圈制作区域进行电镀，以制得第二线圈15。
示例性的，第一线圈14和第二线圈15具体可以为平面绕线线圈，厚度范围为75微米-120微米。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以采用同样的图形转移技术制成其他任意形状及尺寸的线圈。
上述步骤S3中，将第三铜箔3制成与第一线圈14端部位置连接的第一电极16的方法，以及将第四铜箔4制成与第二线圈15端部位置连接的第二电极17的方法，分别为：
以第三铜箔3为入钻面，在第一线圈14的端部对应位置钻孔，直至第一线圈14的端部裸露，获得第一盲孔；在第一盲孔内塞入第一导电浆19，并将第一导电浆19烘干固化；在第三铜箔3的电极制作区域表层贴覆第一抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第一盲孔；蚀刻去除第三铜箔3的非电极制作区域；褪除第一抗蚀刻干膜，获得由第三铜箔3的电极制作区域形成的第一电极16；
以第四铜箔4为入钻面，在第二线圈15的端部对应位置钻孔，直至第二线圈15的端部裸露，获得第二盲孔；在第二盲孔内塞入第二导电浆20，并将第二导电浆20烘干固化；在第四铜箔4的电极制作区域表层贴覆第二抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第二盲孔；蚀刻去除第四铜箔4的非电极制作区域；褪除第二抗蚀刻干膜，获得由第四铜箔4的电极制作区域形成的第二电极17。
可以理解的是，上述的第一电极16通过第一导电浆19电连接第一线圈14的端部，第二电极17通过第二导电浆20电连接第二线圈15的端部。
为了实现两个电感组件之间的电连接，以实现特定的磁性能，本实施例中，第三磁膜12上，于第二电感组件B的第二电极17的对应区域，还设有开窗；在步骤S4的层叠压合工序中，第一电极16、第一线圈14、第二电极17、第二线圈15沿层叠方向依次布置，且第二电极17在嵌入第三磁膜12的开窗区域后与第一线圈14相抵接。这样，即可实现两个电感组件之间的电连接，只有第一电感组件A的第一电极16裸露于外层，用于实现与外界组件的焊接功能。
此外，为了提升第一电感组件A与第二电感组件B之间的导电性能，本实施例可在步骤S4的层叠压合工序之前，在第二电感组件B的第二电极17的表层粘接一层低温烧结铜浆21。低温烧结铜浆21的厚度可选为10微米-20微米，可以在一定的低温环境中在压板的作用下与第二电极17粘结在一起，形成为两个电感组件之间的良好导电体。
实施例二
本发明实施二提供了一种薄膜电感，该薄膜电感按照实施例一的薄膜电感的制作方法制成。由于采用了特殊的制作工艺，能够有效降低工艺复杂度、制作难度以及制作成本，还能实现各种磁性能设计需求，适合批量规模化生产。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，包括：
提供第一铜箔(1)、第二铜箔(2)、第三铜箔(3)、第四铜箔(4)、第一载体(5)、第二载体(6)、第一粘结片(7)、中间粘结片(8)、第二粘结片(9)、第一磁膜(10)、第二磁膜(11)、第三磁膜(12)和第四磁膜(13)；
先将第一铜箔(1)、第一粘结片(7)、第一载体(5)、中间粘结片(8)、第二载体(6)、第二粘结片(9)及第二铜箔(2)依序层叠压合；再采用图形转移技术，在第一铜箔(1)上制作第一线圈(14)，在第二铜箔(2)上制作第二线圈(15)；然后在第一线圈(14)的表层压覆由内向外布置的第一磁膜(10)和第三铜箔(3)，在第二线圈(15)的表层压覆由内向外布置的第二磁膜(11)和第四铜箔(4)，制得初始部件；
将初始部件分别沿第一粘结片(7)和第二粘结片(9)分离，并将第三铜箔(3)制成与第一线圈(14)端部连接的第一电极(16)，将第四铜箔(4)制成与第二线圈(15)端部连接的第二电极(17)，去除第一铜箔(1)的除第一线圈(14)以外的区域以及第二铜箔(2)的除第二线圈(15)以外的区域，以获得由第一电极(16)、第一磁膜(10)、第一线圈(14)组成的第一电感组件(A)，以及由第二电极(17)、第二磁膜(11)、第二线圈(15)组成的第二电感组件(B)；
至少将第一电感组件(A)、第三磁膜(12)、第二电感组件(B)和第四磁膜(13)依次层叠压合，制得薄膜电感。
2.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，所述采用图形转移技术，在第一铜箔(1)上制作第一线圈(14)，在第二铜箔(2)上制作第二线圈(15)，包括：
在第一铜箔(1)和第二铜箔(2)的非线圈制作区域分别贴覆抗电镀干膜(18)；
对第一铜箔(1)的线圈制作区域进行电镀，以制得第一线圈(14)；
对第二铜箔(2)的线圈制作区域进行电镀，以制得第二线圈(15)。
3.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，所述将第三铜箔(3)制成与第一线圈(14)端部位置连接的第一电极(16)的方法，包括：
以第三铜箔(3)为入钻面，在第一线圈(14)的端部对应位置钻孔，直至第一线圈(14)的端部裸露，获得第一盲孔；在第一盲孔内塞入第一导电浆(19)，并将第一导电浆(19)烘干固化；在第三铜箔(3)的电极制作区域表层贴覆第一抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第一盲孔；蚀刻去除第三铜箔(3)的非电极制作区域；褪除第一抗蚀刻干膜，获得由第三铜箔(3)的电极制作区域形成的第一电极(16)；
所述将第四铜箔(4)制成与第二线圈(15)端部位置连接的第二电极(17)的方法，包括：
以第四铜箔(4)为入钻面，在第二线圈(15)的端部对应位置钻孔，直至第二线圈(15)的端部裸露，获得第二盲孔；在第二盲孔内塞入第二导电浆(20)，并将第二导电浆(20)烘干固化；在第四铜箔(4)的电极制作区域表层贴覆第二抗蚀刻干膜，电极制作区域覆盖第二盲孔；蚀刻去除第四铜箔(4)的非电极制作区域；褪除第二抗蚀刻干膜，获得由第四铜箔(4)的电极制作区域形成的第二电极(17)。
4.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，第三磁膜(12)上，于第二电感组件(B)的第二电极(17)的对应区域，设有开窗；
在所述层叠压合工序中，第一电极(16)、第一线圈(14)、第二电极(17)、第二线圈(15)沿层叠方向依次布置，且第二电极(17)在嵌入第三磁膜(12)的开窗区域后与第一线圈(14)相抵接。
5.根据权利要求4所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，第二电极(17)的表层涂覆有低温烧结铜浆(21)。
6.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，中间粘结片(8)的中间区域嵌入有隔离膜(22)，隔离膜(22)覆盖第一线圈(14)和第二线圈(15)的垂直投影区域；
所述将初始部件分别沿第一粘结片(7)和第二粘结片(9)分离的方法，包括：先沿隔离膜(22)的周缘对初始部件进行铣板，直至隔离膜(22)的周缘裸露后，以隔离膜(22)为分界位置将初始部件分离为两个部分；再针对每个部分，剥离去除其第一载体(5)或第二载体(6)。
7.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，第一铜箔(1)和第二铜箔(2)是厚度范围为3微米-5微米的铜箔；第一载体(5)和第二载体(6)是厚度范围为15微米-30微米的铜箔。
8.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，第一线圈(14)和第二线圈(15)的厚度范围为75微米-120微米。
9.根据权利要求1所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法，其特征在于，第一磁膜(10)、第二磁膜(11)、第三磁膜(12)和第四磁膜(13)，为由含量大于90％的软磁特性粉末颗粒混合不导电的粘结剂涂覆而成的磁性薄膜。
10.一种薄膜电感，其特征在于，所述薄膜电感按照权利要求1至9任一项所述的具有至少两层线圈的薄膜电感的制作方法制成。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311024605.XA CN116864301A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311024605.XA CN116864301A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116864301A true CN116864301A (zh) | 2023-10-10 |
Family
ID=88232483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311024605.XA Pending CN116864301A (zh) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | 一种具有至少两层线圈的薄膜电感及其制作方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116864301A (zh) |
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2023
- 2023-08-14 CN CN202311024605.XA patent/CN116864301A/zh active Pending
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