TW201108269A - Low profile layered coil and cores for magnetic components - Google Patents

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201108269 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於製造包括磁芯之電子元件，且更 具本體而言係關於製造具有磁芯及導電線圈繞組之表面安 > 裝電子元件。 - 本申請案請求對2009年5月4曰提出申請之美國臨時申請 案第61/175,269號及2008年7月11日提出申請之第 61/080,115號之之權益，且係2〇〇6年9月12日提出申請之美 國申請案第11/519,349號及2008年7月29日提出申請之第 12/1 81，436號之一部分接續申請案，該等申請案之全部揭 示内容以引用方式併入本文中。 【先前技術】 各種磁性元件（包括但不限於電感器及變壓器）包括繞一 磁芯設置之至少一個導電繞組。此等元件可用作電系統 (包括但不限於電子裝置）中之功率管理裝置。電子封裝之 進步已達成電子裝置之大小之一大幅減小。因此現代手 持式電子裝置尤其纖小，有時稱作具有一低剖面或厚度。 【實施方式】 參照以下圖示闡述非限制性及非窮盡性實施例，其中除 . 非另有規定，通篇各種圖式中相同參考編號指示相同零件。 ' -直以來研究用於電元件之製造過程以便在高競爭性的 電子製造商業中降低成本。當正製造之元件係低成本大量 生產的兀件時，製造成本之降低係尤其合意的。在—大量 生產的疋件中’製造成本之任何降低當然係顯著的。如本 文中所用之製造成本係指材料成本及勞動力成本’且製造 148073.doc 201108269 成本之降低對消費者及製造商 增加元件之大小且不在一印刷 之情況下提供用於電路板應用 可製造性之一磁性元件。 同樣有益。因此，期望在不 電路板上佔據一過度量空間 之具有增加之效率及經改良 微型化磁性元件以収新產品（包括但不限於手持式電 子裝置，諸如蜂巢式電話、個人數位助理（pda)裝置及其 他裝置)之低剖面間距要求呈現若干挑戰及困難。尤其對 於具有堆叠式電路板之裝置(該等堆疊式電路板現在通常 提供此等裝置之增加之功能性)而言，該等板之間用以滿 裝置之大j之l本體低剖面需求之一減小空隙已施加了 習用電路板元件根本不可滿足或已使詩製造依從裝置之 習用技術不合意地昂貴之實際限制。 藉助本發明可有效克服此項技術中之此等缺點。為達成 對下文所闡述之本發明之實例性實施例之發明性態樣之一 全面瞭解’本文中之揭示内容將被分成若干部分，其中部 刀I係對S用磁性元件及其等之缺點之—介紹；部分η揭示 根據本發明之-元件裝置之—㈣性實施例及其—製造方 法；且部分III揭示根據本發明之一模組化元件裝置之一實 例性實施例及其一製造方法。 I. 低剖面磁性元件介紹 傳統上，磁性元件（包括但不限於電感器及變壓器）利用 、-堯磁心°又置之—導電繞組。在用於電路板應用之現有元 件中，磁性7L件可係由螺旋纏繞於一低剖面磁芯（有時稱 作一鼓）上之細線製作。然而，對於小芯而言，將線繞鼓 纏繞係困難的。在-實例性安裝中，具有小於0.65 mm之 148073.doc 201108269 -〗面阿度之一磁性元件係合意的。將線線圈施加至此 大j之心的挑戰往往増加元件之製造成本而一較低成本之 解決方案係合意的。 一直努力使用在-高溫有機電介質基板(例如，FR-4、 酚或其他材料)上之沈積金屬化技術及用於在刚板、陶瓷 :板材料、電路板材料、酚及其他剛性基板上形成線圈及 心之各種蝕刻及形成技術來製作低剖面磁性元件(有時稱 作晶片電感器）。然而，用於製造此等晶片電感器之此等 已知技術涉及錯綜複雜之多步式製造過程及精密控制。期 望減小此等過程在某些製造步驟中之複雜性以相應減小與 此等步驟相關聯之所需時間及勞動力。進一步期望完全消 除某些過程步驟以降低製造成本。 Ιϊ·具有整合式線圈層之磁性裝置 圖1係其中展示本發明之益處之一磁性元件或裝置ι〇〇之 一第一圖解說明性實施例之一俯視平面圖。在一實例性實 施例中，冑置1〇〇係-電感^，但應瞭解下文所閣述之本 發明之益處亦可對其他類型之裝置產±。雖然相信下文所 闡述之材料及技術特定而言將對低剖面電感器之製造有 利，但應認識到電感器100僅係其中可瞭解本發明之益處 之—種類型的電元件。因此，下文所列舉之說明僅用$圖 解說明性目的，且涵蓋本發明之益處亦將對其他大小及類 型之電感器以及其他被動電子元件（包括但不限於變壓器） 產生。因此，並不意欲將本文中之發明性概念之實踐僅限 於本文中所闡述及圖中所圖解說明之圖解說明性實施例。 148073.doc 201108269 根據本發明之一實例性實施例，電感器1〇〇可具有下文 詳細闡述之一層狀構造，其包括在外電介質層丨〇4、1〇6之 間延伸之一線圈層102。一磁芯i 〇8以下文所闡釋之方式在 線圈（圖1中未顯示）之一中心上方、下方及穿過該線圈中心 延伸。如圖1中所圖解說明，電感器1〇〇係大本體矩形形 狀且包括相對角切口 110、112。表面安裝端接件114、 116毗鄰角切口 π〇、112形成，且端接件114、ιΐ6各自包 括平坦端接墊118、120及舉例而言以導電鍍層金屬化之垂 直表面122、124。當表面安裝墊118、12〇連接至一電路板 (未顯不）上之電路跡線時，金屬化垂直表面122、124在端 接墊118、120與線圈層！〇2之間建立一導電路徑。表面安 裝端接件114、116有時稱作缺口型接觸端接件，但在本發 明之其他實施例中可替代地採用諸如接觸引線（亦即，線 女而接件）、捲繞端接件、浸潰式金屬化端接件、電鑛式端 接件、焊料觸點等其他端接結構以及其他已知連接方案來 提供至一電路板（未顯示）之導本體、端子、接觸墊或電路 端接件之電連接。 在一實例性實施例中，電感器100在一個實例中具有小 於0.65 mm且更具本體而言係約〇15 mm之一低剖面尺寸 Η。在電感器1〇〇安裝至電路板時，該低剖面尺寸H對應於 沿垂直於該電路板之表面之一方向量測之該電感器之一垂 直高度。在一個實施例中，電感器1〇〇在該板之平面中可 係具有約2.5 mm長度之側邊緣的近似正方形。雖然以一矩 形形狀圖解說明電感器100(有時稱作一晶片組態），且雖然 148073.doc 201108269 亦揭示了實例性尺寸’但應理解在本發明之替代實施例中 可替代地利用其他形狀及更大或更小之尺寸。 圖2係電感器1〇〇之一分解圖，其中線圈層ι〇2顯示為在 上部電介質層104與下部電介質層1 〇6之間延伸。線圈層 102包括在一大致平坦基本電介質層132上延伸之一線圈繞 * 組130。線圈繞組130包括數匝以達成一合意效應（例如， 舉例而言’用於電感器100之一選定最終用途應用之一合 意電感值）。線圈繞組130在基本層132之每一各別相對表 面134(圖2)及135(圖3)上以兩個部分130A及130B配置。亦 即，包括部分130A及130B之一雙面線圈繞組130在線圈層 102中延伸。每一線圈繞組部分ι3〇Α及130B在基本層132 之主要表面134、135上之一平面中延伸。 線圈層102進一步包括基本層132之第一表面134上之端 接墊140A及142 A以及基本層132之第二表面135上之端接 墊140B及142B。線圈繞組部分130B之一端144連接至表面 135上之端接墊140B(圖3)，且線圈繞組部分130A之一端連 接至表面134上之端接墊142A(圖2)。線圈繞組部分130A及 13 0B可藉由基本層132中之開口 136之週邊處之一導電通孔 • 138(圖3)串聯互連。因此，當端接件114及116搞合至致能 電路時’在端接件114與116之間建立穿過線圈繞組部分 130A及130B之一導電路徑。 基本層132可係大本體矩形形狀且可形成有在基本層132 之相對表面13 4與13 5之間延伸之一中心芯開口 1 3 6。芯開 口 136可如所圖解說明形成為一大本體圓形形狀，但應理 148073.doc 201108269 解在其他實施例中該開口不需要係圓形。芯開口 136接納 下文所闡述之一磁性材料以形成線圈繞組部分130A及 130B之一磁芯結構。 線圈部分130A及130B在芯開口 136之週邊周圍延伸且在 每一線圈繞組部分130A及130B中具有線圈繞組130之每一 連續匝’在線圈層102中建立之導電路徑自開口 13 6之中心 以一增加之半徑延伸。在一實例性實施例中，線圈繞組 130在表面134上線圈繞組部分ΠΟΑ中沿基本層132頂部之 一繞組導電路徑在基本層132上延伸數匝，且亦在表面135 上線圈繞組部分130B中在基本層132下方延伸數匝。線圈 繞組130可在基本層132之相對主要表面134及135中之每一 者上延伸一規定數目匝，例如在基本層132之每一側上延 伸十匝（對於串聯連接之線圈部分1 30A及1 30B而言產生總 共二十匝）。在一圖解說明性實施例中，一二十匝線圈繞 組130產生約4 μΗ至5 μΗ之一電感值，從而使電感器1〇〇極 適合作為用於低功率應用之一功率電感器》可替代地將線 圈繞組130製作成具有任何數目匝以定製用於一特定應用 或最終用途之線圈。 如熟習此項技術者將瞭解，電感器100之一電感值主要 取決於線圈繞組1 30中線之匝數、用於製作線圈繞組1 30之 材料及線圈匝在基本層13 2上分佈之方式（亦即，線圈繞組 部分130Α及130Β中匝之截面面積）。因此，電感器1〇〇之電 感額定值可針對不同應用藉由變化線圈匝之數目、匝之配 置及線圈匝之截面面積而相當大地變化。因此，雖然圖解 148073.doc 201108269 說明線圈繞組部分130A及130B中具有十匝，但可視需要 利用更多或更少匝來生產具有大於或小於4 μΗ至5 μΗ之電 感值之電感器。另外，雖然圖解說明一雙面線圈，但應理 解在一替代實施例中同樣可利用在基本層表面134或135中 之僅一者上延伸之一單面線圈。 舉例而言，線圈繞組130可係獨立於上部電介質層104及 下部電介質層106製作及形成之一電形成（electro_formed) 金屬箔。具本體而言，在一圖解說明性實施例中，在基本 層132之主要表面134、135中之每一者上延伸之線圈部分 13 0A及13 0B可根據一已知加性過程（諸如，其中對合意形 狀及E數目之線圈繞組130進行表面電鑛之一電形成過程） 製作，且一負影像投射於一塗佈有光阻劑之基本層132 上。隨後，可將一薄金屬層（諸如，銅、鎳、鋅、錫、 鋁、銀、其等之合金（例如’銅/錫合金、銀/錫合金及銅/ 銀合金））電鍍於投射於基本層132上之負影像上以同時形成 兩個線圈部分13 0 A及13 0B。在本發明之各種實施例中， 可使用各種金屬材料、導電組合物及合金來形成線圈繞組 130。 線圈繞組130與電介質層1〇4及106分開且獨立形成與已 知晶片電感器之構造（舉例而言，其利用在無機基板上之 金屬沈積技術且隨後經由蝕刻過程等移除或減去所沈積之 金屬來形成一線圈結構）相比係有利的。舉例而言，在構 造電感器100時，線圈繞組130之分開且獨立形成准許相對 於電介質層104、106更準確地控制及定位線圈繞組13〇。 148073.doc 201108269 與已知此等裝置之蝕刻過程相比，線圈繞組13〇之獨立形 成亦准許對線圈之導電路徑之形狀進行更大控制。雖然钱 刻往往產生導電路徑之傾斜或有斜度侧邊緣（一旦該導電 路徑經形成），但大致垂直側邊緣隨著電形成過程係可能 的’因此在電感器100之操作特性方面提供一更加可重複 之效能。再進一步，可在分開且獨立形成過程中使用多個 金屬或金屬合金，亦以變化裝置之效能特性。 雖然相信以與電介質層1 04及1 06分開且相異之一方式電 形成線圈繞組130係有利的’但應理解線圈繞組13〇可替代 地由其他方法形成而仍獲得本發明之某些優點。舉例而 言，線圈繞組130可係根據已知技術施加至基本層132之一 電沈積金屬箔《亦可利用諸如絲網印刷及沈積技術等其他 加性技術，且可利用諸如化學蝕刻、電漿蝕刻、雷射修整 等減性技術及此項技術中已知之類似技術來使線圈成形。 上部電介質層104及下部電介質層106分別上覆及下伏線 圈層102。亦即，線圈層1 〇2在上部電介質層i 〇4與下部電 介質層106之間延伸且與上部電介質層1〇4及下部電介質層 106緊密接觸。在一實例性實施例中，上部電介質層^ 及 下部電介質層106將線圈層1〇2夾在中間，且上部電介質層 104及下部電介質層106中之每一者包括穿過其形成之一中 心芯開口 150、152。芯開口 150、152可如所圖解說明形成 為大本體圓形形狀，但應理解在其他實施例中該等開口不 需要係圓形。 各別第一電介質層104及第二電介質層1〇6中之開口 148073.doc 201108269 150、152曝露線圈部分130A及130B且分別在線圈部分 130A及130B在其處延伸之雙面線圈層102上方及下方界定 一插孔，以用於引入一磁性材料以形成磁芯1 08 »亦即， 開口 150、152提供磁芯之部分1 〇8A及1 08B之一受限位 置。 圖4圖解說明呈一堆疊關係之線圈層1 〇2與電介質層1 〇4 及106。層102、104、106可以一已知方式（諸如，藉助一 層壓過程）固定至彼此。如圖4中所示，線圈繞組13〇曝露 於芯開口 1 5 0及152(圖2)内，且芯件1 〇8A及108B可施加至 開口 150、152及線圈層1〇2之開口 136。 在一實例性實施例中，芯部分108八及1〇8B係作為一粉 末或漿液材料施加以填充上部電介質層1 及下部電介質 層106中之開口 150及152，且亦填充線圈層1〇2中之芯開口 136(圖2及圖3)。當填充芯開口 136、150及152時，磁性材 料包圍或圍封線圈部分13〇a及13〇B *當固化時，芯部分 108A及108B形成一單塊式芯件且線圈部分13〇丸及n〇B嵌 入於心108中，且芯件ι〇8Α及1〇85與上部電介質層1〇4及 下。卩電介質層106齊平安装。亦即，芯件1〇8八及1〇8B具有 延伸穿過該等開口之—組合高度，該組合高度大約係層 104、106及132之厚度和。換言之，芯件丨⑽八及⑺犯亦滿 足低剖面尺寸H，)。芯1〇8可由一已知導磁材料製作， 諸如，在_個實施财為—鐵氧本體或鐵粉，但同樣可採 用具有導磁性之其他材料。 在-圖解說明性實施例中，第一電介質層1〇4及第二電 148073.doc -11 - 201108269 介質層106以及線圈層102之基本層132各自係由以聚合物 為主之電介質膜製作。上部絕緣層1〇4及下部絕緣層⑺^可 包括一黏合劑膜以將該等層固定至彼此且固定至線圈層 102。以聚合物為主之電介質膜因其等在層狀構造中之熱 流特性而係有利的。電感器100内之熱流與所用材料之熱 傳導率成比例，且熱流可導致電感器100中之功率損失。 以下表中列舉某些實例性已知材料之熱傳導率且可看出 藉由減小所採用絕緣層之傳導率，可相當多地減小電感器 100内之熱流。尤其值得注意的係可在本發明之圖解說明 性實施例中用作層104、106及132中之絕緣材料之聚酼亞 胺之顯著較低熱傳導率。

聚醯亞运 ' 0.12 FR-4環氧樹脂/玻璃纖維壓層 0.293 適合於層104、106及132之一種此聚醯亞胺膜可自特拉 華威爾明頓的杜邦公司（E. I. du Pont de Nemours and Company)購得且以商標KAPTON®出售。然而，應瞭解， 在替代實施例中，可替代KAPTON®採用其他合適電絕緣 材料（聚醯亞胺及非聚醯亞胺），諸如CIRLEX®無黏合劑聚 酿亞胺壓層材料、可自Ube Industries購得之UPILEX®聚醯 亞胺材料、Pyrolux聚萘二甲酸乙二醇酯（有時稱作pEN)、 可自Rogers公司購得之Zyvrex液晶聚合物材料等。亦應認 148073.doc -12- 201108269 識到’可在第一電介質層104及第二電介質層ι〇6中採用無 黏合劑材料。預金屬化之聚醯亞胺膜及以聚合物為主之膜 亦係可用的’舉例而言，其等包括可經由（舉例而言）一已 知钮刻過程成形以形成具本體電路（諸如，舉例而言，線 圈層之繞組部分及端接墊）之銅箔及膜等。 以聚合物為主之膜亦提供製造優點，在於其等以大約幾 微米之極小厚度可用，且藉由堆疊該等層可產生一極低剖 面電感器100。層104、106及132可以一簡單方式黏合性地 層壓在一起，且可替代地採用無黏合劑層壓技術。 電感器之構造亦適用於可根據圖5中所圖解說明之以下 方法200單獨提供且彼此組裝之子總成。 可在一較大電介質基本層132件或薄片上以本體形式形 成202線圈繞組130以在一較大電介質材料薄片上形成2〇2 線圈層102。可以上文所闡述之任一方式或經由此項技術 中已知之其他技術形成繞組130。可在形成線圈繞組130之 前或之後在線圈層102中形成芯開口 136。線圈繞組130可 視需要係雙面或單面的’且可藉助用於界定一金屬化表面 之加性電形成技術或減性技術形成。在一實例性實施例 中’可在基本層132上提供線圈繞組部分130A及130B連同 端接墊140、142及任何互連件138(圖3)以形成202線圈層 102。 同樣’電介質層104及106可分別由較大電介質材料件或 薄片形成204。可以任一已知方式（包括但不限於沖孔技術） 形成電介質層中之芯開口 15〇、丨52，且在一實例性實施例 148073.doc •13- 201108269 中，在將層104及1 06組裝於線圈層上之前形成芯開口 150 、 152 ° 接著’可堆疊206且層壓208包括來自步驟2〇2之線圈層 102之薄片及包括在步驟204中形成之電介質層1〇4、ι〇6之 薄片以形成一總成，如圖4中所示。在堆疊206及/或層壓 208形成各別線圈層1〇2以及電介質層1〇4及1〇6之薄片之 後’可在預形成於各別層中之芯開口丨36、15〇及丨52中施 加2 10磁芯材料以形成芯。在固化磁性材料之後，可將層 狀薄片切割、切片或以其他方式單個化212成個別磁性元 件100。舉例而言，可經由一電鍍過程金屬化21丨端接件 114、116(圖1)之垂直表面122、124以使線圈層102之端接 塾140、142(圖2及圖3)互連至電介質層104之端接墊118、 120(圖 1) 〇 藉助上文所闡述之層狀構造及方法，可快速且有效地提 供磁性元件（諸如電感器），同時仍保留對成品產品之一高 度控制及可靠性》與已知製造方法相比，藉由預形成線圈 層及電介質層產生線圈形成之更高準確性及更快速組裝。 藉由在4開口中線圈上方形成芯（一旦該等層經組裝），則 避免刀開^供之芯結構以及製造時間及費用。藉由將線圏 嵌入於芯中’亦避免單獨將一繞組施加至習用元件構造中 之芯之表面。因此，可以較低成本製造低剖面電感器元件 且困難比用於製造磁性裝置之已知方法要小。 涵蓋可在不背離上文所闡述之基本方法之情況下製作更 多或更少層且將其等組裝成元件1〇〇。使用上文所闡述之 148073.doc • 14- 201108269 方法’可在使用相對廉價技術及過程之一批量過程中使用 低成本廣泛可用之材料有效地形成用於電感器等之磁性元 件。另外’該方法在比習用元件構造更少之製造步驟中提 供更大過程控制。因此，可以一較低成本獲得較高製造良 率〇 III· 一模組化方法 圖ό及圖7圖解說明一磁性元件300之另一實施例，該磁 性元件包括彼此堆疊之複數個大致類似線圈層以形成在上 部電介質層304與下部電介質層306之間延伸之一線圈模組 301。更具本體而言，線圈模組301可包括彼此串聯連接以 界定在表面安裝端接件305、307之間穿過線圈層302之一 連續電流路徑之線圈層302Α、302Β、302C、302D、 302Ε、302F、302G、3 02Η、3 021 及 302J，表面安裝端接 件305、307可包括上文所闡述之端接連接結構中之任一 者。 與上文所闡述之元件100相同，上部電介質層304及下部 電介質層306包括以與上文所闡述之用於元件1〇〇之方式類 似之一方式界定用於磁芯部分308Α及308Β之插孔之預形 成開口 310、312。 線圈層 302Α、302Β、302C、302D、302Ε、302F、 3 02G、302Η、3021及3 02J中之每一者包括一各別電介質基 本層 314Α、314Β、314C、314D、314Ε、314F、314G、 314Η、3141及314J以及一大本體平坦線圈繞組部分316Α、 316Β、316C、316D、316Ε、316F、316G、316Η、3161 及 148073.doc • 15- 201108269 316J。線圈繞組部分316A、316B、3说、3i6D、316£、 316F、316G、316H、316I及316J中之每一者包括數阻，諸 如所圖解說明之實施例中…，但在另一實施例中可利 用更多及更少數目ϋ。在—個實施例中，線圈繞組部分 3 16中之每一者可係單面的。亦即，與上文所闡述之線圈 層1〇2不同，線圈層302可包括在基本層314之主要表面中 之僅一者上延伸之線圈繞組部分3 16，且毗鄰線圈層3〇2中 之線圈繞組部分3 16可藉由電介質基本層3丨4彼此電隔離。 在另一實施例中，可利用雙面線圈繞組，只要該等線圈部 分在堆疊時恰當地彼此隔離以避免電短路問題。 另外，線圈層3 02中之每一者包括端接開口 318，其可選 擇性地填充有一導電材料從而以下文所闡釋之方式使線圈 層3 02之線圈繞組3 16彼此串聯互連。舉例而言，開口 3 j 8 可冲孔、鑽孔或以其他方式接近繞組3丨6之外週邊形成於 線圈層402中。如圖8中所示意性地圖解說明，每一線圈層 3 02包括數個外線圈端接開口 3 IgA、3 1 8B、3 1 8C、3 1 8D、 318E、318F、318G、318H、3181、318J。在一實例性實 施例中，端接開口 318之數目與線圈層3〇2之數目相同，但 在一替代實施例中’可提供具有類似效應之更多或更少端 接開口 3 1 8。 同樣’每一線圈層302包括數個内線圈端接開口 320A、 320B、320C、320D、320E、320F、320G、320H、3201、 320J，其同樣可沖孔、鑽孔或以其他方式形成於線圈層 302中。在一實例性實施例中，内端接開口 32〇之數目與外 148073.doc •16- 201108269 端接開口 3 18之數目相同，但在其他實施例中，可變化内 端接開口 320與外端接開口 318之相對數目。外端接開口 318中之每一者可經由一相關聯電路跡線322A、322B、 322C、322D、322E、322F、322G、322H、3221 及 322J連 接至線圈3 16之一外區。内端接開口 320中之每一者亦可經 由一相關聯電路跡線 324A、324B、324C、324D、324E、 324F、324G、3 24H、3241及 324J連接至線圈 316 之一内 區。每一線圈層302亦包括端接墊326、328及一中心芯開 口 330。 在一實例性實施例中，對於線圈層302中之每一者而 言，實際上存在與外端接開口 3 1 8中之一者相關聯之跡線 322中之一者，且實際上存在與内端接開口 322中之一者相 關聯之跡線324中之一者’而在每一層中存在所有外端接 開口 31 8及内端接開口 320。因此’雖然在每一層中提供複 數個外端接開口 3 1 8及内端接開口 320，但藉由針對欲利用 之具本體端接開口 318、320形成相關聯跡線322及324而實 際上僅利用每一層302中之線圈繞組316之外區之一單個端 接開口 3 1 8及每一線圈繞組3 16之内區之一單個端接開口 320 ^對於不欲利用之其他端接開口 318 ' 32〇而言，不在 每一線圈層302中形成連接跡線。 如圖7中所圖解說明，線圈層302成對配置，其中由一對 線圈繞組部分316A及316B中（諸如，在線圈層302A及302B 中）之端接開口 318及320中之一者與相關聯跡線建立之端 接點彼此對準以形成一連接。然而’該堆疊中之一 B比鄰對 148073.doc •17· 201108269 線圈層（諸如’線圈層302C與302D)具有用於線圈繞組部分 3 1 6 C及3 16 D之端接點’ §亥專端接點由該對中之線圈層中 之端接開口 3 18及320中之一者與相關聯跡線建立，該等端 接點相對於線圈模組301中之毗鄰對交錯。亦即，在所@ 解說明之實施例中’線圈層302C及302D之端接點自毗鄰 對316A、316B及毗鄰對316E及316F之端接點交錯。堆疊 中之端接點之交錯防止毗鄰對線圈層302中之線圈繞組部 分316之電短路，同時有效提供每一線圈層3〇2A、302B、 302C、302D、302E、302F ' 302G、302H、3021 及 302J 中 所有線圈繞組部分3 16之一串聯連接。 當堆疊線圈層3 02時，形成於基本層314中之每一者中之 内端接開口 318及外端接開口 320彼此對準，從而形成貫穿 堆疊之線圈層302之連續開口。該等連續開口中之每一者 可填充有一導電材料’但由於僅開口 318及320中之選定者 包括一各別導電跡線322及324，因此僅在存在跡線322及 324之處在線圈層3 02中之線圈繞組部分3 16之間建立電連 接且不在不存在跡線322及324之處建立電連接。 在圖7中所圖解說明之實施例中，提供十個線圈層 302A、302B、302C、302D、302E、302F、302G、302H、 3021及302J ’且在所圖解說明之實施例中，線圈層3〇2中 之每一各別線圈繞組部分3 16包括兩匝。由於線圈繞組部 分 316A、316B、316C、316D、316E、316F、316G、 3 16H、3 161及3 16J串聯連接，因此在堆疊之線圈層302中 提供總共二十匝。在一個實例中，一二十匝線圈可產生約 J48073.doc -18- 201108269 4 μΗ至5 μΗ之一電感值，從而使電感器j 〇〇極適合作為用 於低功率應用之一功率電感器。然而，可替代地將元件 300製作成具有任何數目個線圈層3〇2且在該等線圈層之每 一繞組部分中具有任何數目匝以定製用於一特定應用或最 終用途之線圈。 可由如上文所闡述之具有類似優點之以聚合物為主之金 屬箔材料製作上部電介質層3〇4及下部電介質層3〇6以及基 本電介質層314。可以任一合意方式形成線圈繞組部分 316，該等方式包括上文所闡述之技術，亦提供類似優點 及效應。可以模組形式提供線圈層3〇2，且可相依於堆疊 中所使用線圈層302之數目提供各種額定值及特性之電感 器。由於堆疊之線圈層3〇2，電感器3〇〇與元件1〇〇之尺寸 Η(在一實例性實施例中約為〇.丨5 mm)相比具有一較大低剖 面尺寸Η(在實例性貫施例中約為0.5 mm)，但仍足夠小 以滿足在堆疊式電路板等上使用之諸多低剖面應用。 元件3 0 0之構造亦適用於可根據圖9中所圖解說明之以下 方法3 5 0分開提供且彼此組裝之子總成。 可在一較大電介質基本層件上以本體形式形成線圈繞組 以在一較大電介質材料薄片上形成352線圈層3〇2。可以上 文所闡述之任一方式或根據此項技術中已知之其他技術形 成線圈繞組。可在形成線圈繞組之前或之後在該材料薄片 中形成線圈開口 330。線圈繞組可視需要係雙面或單面 的’且可藉助加纟電形成技術或減性技術形成於一金屬化 表面上。在線圈層302中之每一者中之基本層314上提供線 148073.doc •19· 201108269 圈繞組部分316連同端接跡線322、324及端接墊326、 328 ^ —旦在步驟352中形成線圈層3〇2，則可堆疊354並層 壓3 5 6線圈層3 02以形成線圈層模組。可在堆疊並層壓線圈 層302之前或之後提供端接開口 318、320。在其等經層壓 356之後，可填充358該等層之端接開口 318、32〇從而以上 文所闡述之方式串聯互連線圈層之線圈。 電介質層304及306亦可分別由較大電介質材料件或薄片 形成360。可以任一已知方式形成電介質層3〇4、3〇6中之 芯開口 3 10、3 12，該等方式包括但不限於沖孔或鑽孔技 術，且在一實例性實施例中，在將電介質層3〇4及3〇6組裝 至線圈層模組之前形成芯開口 31〇、312。 接著，可將外電介質層304及306堆疊並層壓362至線圈 層模組。可將磁芯材料施加364至經層壓堆疊以形成磁 芯。在固化磁性材料之後，可將經堆疊之薄片切割、切片 或以其他方式單個化366成個別電感器元件3 〇〇。在單個化 該等元件之前或之後，舉例而言，可經由一電鍍過程金屬 化365端接件305、307(圖7)之垂直表面以完成元件3〇()。 藉助層狀構造及方法350，可快速且有效地提供磁性元 件（諸如，電感器等），同時仍保留對成品產品之一高度控 制及可靠I與已知製造方法相比，藉由預形成線圈層及 電介質層產生線圈形成之更高準確性及更快速組裝。藉由 在心開口中線圈上方形成芯（一旦該等層經組裝），則避免 分開提供之芯結構以及製造時間及費用。藉由將線圈嵌入 於芯中，亦避免單獨將一繞組施加至芯之表面。因此，可 148073.doc •20· 201108269 以較低成本製造低剖面電感器裝置且困難比用於製造磁性 裝置之已知方法要小。 涵蓋可在不背離上文所闡述之基本方法之情況下製作更 多或更V層且將其等組裝成元件3〇〇。使用上文所闡述之 方法，可在使用相對廉價之已知技術及過程之一批量過程 中使用低成本廣泛可用之材料有效地形成磁性元件。另 外°玄方法在比習用元件構造更少之製造步驟中提供更大 過程控制。因此，可以一較低成本獲得較高製造良率。 出於上文所列舉之原因，相信電感器300及方法350將避 免已知構造之製造挑戰及困難且因此可以比習用磁性元件低 之一成本製造同時提供令人滿意之裝置之更高生產良率。 IV.進一步調試 上文所揭示之概念在以下實例性實施例中進一步擴展， 從而提供優於習用磁性元件總成（包括但不限於湯姆微型 化電感器（tom miniaturized inductor)及變壓器元件）之額外 益處及優點。具本體而言，且如下文所闡釋，代替如上文 所闡述使用電介質層來形成低剖面磁性元件，可利用磁性 薄片層來提供其他效能優點。 參照圖10a至圖l〇c，其等顯示一實例性磁性元件總成 400之若干視圖。圖10&圖解說明根據一實例性實施例之具 有呈一第一繞組組態之一繞組、至少一個磁粉薄片及一垂 直定向之芯區域之總成之頂部側之一透視圖及一分解圖。 圖l〇b圖解說明根據一實例性實施例之如圖1〇a中所繪示之 總成之底部側之一透視圖及一分解圖。圖1〇c圖解說明根 148073.doc -21 - 201108269 據一實例性實施例之如圖10a及圖1 Ob中所繪示之總成之第 一繞組組態之一透視圖。 根據所示之實例性實施例，元件總成400包括至少一個 磁粉薄片410、420、430及呈一第一繞組組態450之耦合至 至少一個磁粉薄片410、420、430之一繞組440。如在此實 施例中所見，總成400包含具有一下部表面412及一上部表 面414之一第一磁粉薄片410、具有一下部表面422及一上 部表面424之一第二磁粉薄片420及具有一下部表面432及 一上部表面434之一第三磁粉薄片430。在一實例性實施例 中’母一磁粉薄片可係由韓國仁川的Chang Sung Incorporated 秦 4之一磁粉薄片且以產品編號20u-eff Flexible Magnetic Sheet出售。此外，此等磁粉薄片具有主導性地沿一特定 方向定向之顆粒。因此，當磁場沿主導顆粒定向之方向形 成時’可達成一較高電感。雖然此實施例繪示三個磁粉薄 片，但可在不背離該實例性實施例之範疇及精神之前提下 增加或減少磁性薄片之數目以便增加或減小繞組中匝之數 目或增加或減小芯區域。此外’雖然此實施例繪示一磁粉 薄片，但可在不背離該實例性實施例之範疇及精神之前提 下使用能夠層壓之任何撓性薄片。 第一磁粉薄片410亦包括耦合至第一磁粉薄片41〇之下部 表面412之相對縱向邊緣之一第一端子416及一第二端子 418。可使用此等端子416、418將微型功率電感器4〇〇耦合 至一電路，舉例而言，該電路可係在一印刷電路板（未顯 示）上。端子416、418中之每一者亦包含一通孔417、419 I48073.doc •22· 201108269 以用於將端子41 6、41 8搞合至一或多個繞組層，下文將對 其進行進一步論述。通孔417、419係自第一磁粉薄片410 之下部表面412上之端子416、418進行至上部表面414之導 電連接器。該等通孔可藉由穿過磁粉薄片鑽一孔且用導電 材料電鐘所錯孔之内圓周而形成。另一選擇係，可將一導 電接針放置於所鑽孔中以在該等通孔中建立導電連接。 雖然將通孔417、419顯示為圓柱形形狀，但在不背離該 實例性實施例之範疇及精神之前提下該等通孔可係一不同 幾何形狀（舉例而言，矩形）。在一個實例性實施例中，可 在鑽該等通孔之前形成及壓製整個總成。雖然將端子顯示 為耦合至相對縱向邊緣，但在不背離該實例性實施例之範 疇及精神之前提下該等端子可在第一磁粉薄片之下部表面 上之替代位置處耦合。此外’雖然將每一端子顯示為具有 一個通孔，但在不背離該實例性實施例之範疇及精神之前 提下，可相依於應用在該等端子中之每—者中形成額外通 孔以便相依於應用並聯而非串聯定位一或多個繞組層。 第二磁粉薄片420具有耦合至第二磁粉薄片420之下部表 面422之第一繞組層426及耦合至上部表面424之一第二 繞組層42卜兩個繞組層426、428組合以形成繞組料卜第 -繞組層426穿過通孔417賴合至料416。帛二繞組層 穿過形成於第二磁粉薄片42G中之通孔427耗合至第—繞组 層似。通孔427自第二磁粉薄片42〇之下部表面似進行至 上部表面424。第二繞組層428穿過通孔❺、419麵合至第 二端子418。通孔429自第二磁粉薄片42〇之上部表面似進 148073.doc -23- 201108269 行至下部表面422。雖然在此實施例中將兩個繞組層顯示 為搞合至第二磁粉薄片’但在不背離該實例性實施例之範 疇及精神之前提下可存在耦合至第二磁粉 ^ '哥方之—個繞組 層。 繞組層426、428係由一導電金屬層形成，該導電金屬層 可係銅或諸如上文所闡述之彼等材料之另一材料，其耦^ 至第二磁粉薄片420。在不背離該實例性實施例之範疇及 精神之前提下，可以各種方式提供此導電金屬層，包括但 不限於上文所闡述之組件（例如，電形成組件、絲網印席, 組件等）、一經衝壓鋼落、一經蝕刻銅跡線或一預形成韓 圈中之任一者。可利用但不限於化學處理、光微影技術或 藉由雷射钮刻技術形成經儀刻銅跡線。如纟&實施例中所 :，繞組層係一矩形盤旋圖案。然而，在不背離該實例性 實施例之範疇及精神之前提下可使用其他圖案來形成繞 組。雖然在—實例性實施例中使用銅作為導電材料，但在 不背離該實例性實施例《範鳴及精神之前提下可使用其他 導電材料。亦可使用一經衝壓㈣、一經蝕刻銅跡線或藉 由任一其他合適方法形成端子416、418。 根據此實施例，將第三磁粉薄片430放置於第二磁粉薄 片420之上部表面424上，以使得第二繞組層428可係絕緣 的且亦使得芯區域可增加以用於處置較高電流流動。 雖然未將第三磁粉薄片顯示為具有一繞組層，但在不背 離該實例性實施例之料及精神之前提下，可將—繞組層 添加至第三磁性層之下部表面替代第二磁粉薄片之上部表 148073.doc -24- 201108269 面上之繞組層。另外，雖然未將第三磁粉薄片顯示為具有 一繞組層，但在不背離該實例性實施例之範疇及精神之前 提下可將一繞組層添加至第三磁性層之上部表面❶ 在形成磁粉薄片410、420、430中之每一者以及繞組層 426、428及/或端子416、418時，藉助高壓（舉例而言，液 壓）壓製薄片410、420、430，且將其等層壓在一起以形成 微型功率電感器400。在已將薄片41〇、42〇、43〇壓製在一 起之後，如先别所論述形成通孔。根據此實施例，移除習 用電感器中通常存在之繞組與芯之間的實本體間隙。消除 此貫本體間隙往往最小化來自繞組之振動之聲訊雜訊。 件總成400被繪示為一立方本體形狀。然而，在不背 離該貫例性實施例之範疇及精神之前提下，可使用其他幾 何幵> 狀，包括但不限於矩形、圓形或橢圓形形狀。 繞組440包括一第一繞組層426及一第二繞組層428且形 成具有一垂直定向之芯457之一第一繞組組態45〇。第一繞 組組態450以第一端子416開始’接著進行至第一繞組層 426，接著進行至第二繞組層428，且接著進行至第二端子 41 8。因此，在此實施例中’相依於擠壓磁粉薄片之那一 方向，磁場可沿垂直於顆粒定向之方向的一方向形成且藉 此達成一較低電感或該磁場可沿平行於顆粒定向之方向的 一方向形成且藉此達成一較高電感。 同樣，可如上文所述之已以引用方式併入本文中之相關 美國申請案第12/181，436號中所闡述利用在元件總成中垂 直或水平定向之各種繞組組態。此外’磁性層及線圈層之 148073.doc •25· 201108269 數目可在不同實施例中相當大地變化。雖然相信總成（諸 如總成400)對於微型功率電感器元件尤其有利，但應認識 到亦可使用類似技術有益地提供其他類型之元件，包括微 型變壓器元件。 圖11圖解說明包括使用撓性電路板技術製作之線圈 502、504之一磁性元件總成50(^可在線圈5〇2、5〇4周圍 壓製磁性材料層506、508(諸如，上文或下文所闡述之彼 等磁性材料層）且將該等材料層耦合至該等線圈以界定含 有線圈502、504之一磁本體。 雖然在圖11中圖解說明兩個線圈5〇2、504，但應瞭解在 其他實施例中可提供更多或更少數目個線圈。另外，雖然 在圖11中顯示大本體正方形形狀之線圈5〇2、504，其他形 狀之線圈係可行的且係可利用的。撓性印刷電路線圈 502、504可以一通量分享關係定位於該磁本體内。 在一個實例中，可經由磁本體之側t之端接墊5 10及金 屬化開口 5 12電連接撓性電路線圈502、5〇4，但在其他實 施例中可替代地使用其他端接結構。 圖1 2圖解說明包括一撓性印刷電路線圈602及可模製磁 性材料層604、606及608之另一磁性元件總成600。該等磁 性材料可係可模製的且可由上文所論述之材料中之任一者 製作。可在撓性印刷電路線圈602周圍壓製磁性材料層且 將該等材料層固定至撓性印刷電路線圈6〇2。 與圖11中所示之總成500不同，如圖12中所示，總成600 包括形成於層604、608中之開口 610、612。開口 610、612 148073.doc •26- 201108269 接納可由與磁性層604、606及608不同之一磁性材料製作 之經成形芯組件6丨4、616。芯組件616可包括延伸穿過線 圈602中之一開口 620之一中心轂618。可在藉由磁性層形 成磁本體之前或之後提供芯組件614及616。 應認識到，在其他實施例中可提供比圖12中所示更多或 更少數目個層。另外，可提供多於一個線圈602且線圈6〇2 可係雙面的。可利用各種形狀之線圈。 雖然圖11及圖12中所示之實施例係由磁性層製作，但其 等可替代地由在不首先如上文所闡述形成層之情形下直接 壓製於撓性印刷電路線圈周圍之磁粉材料製作。 在一實例性實施例中，磁性層6〇4、6〇6及6〇8中之每一 者係由一可模製磁性材料製作，該可模製磁性材料可係 (舉例而言）磁粉粒子與具有分佈式間隙性質之一聚合物黏 結劑之一混合物，如熟習此項技術者無疑將瞭解。 在各種實施例中，用於形成磁性層604、006及608之磁 粉粒子可係鐵氧本體粒子、鐵（Fe)粒子、鐵碎紹（Fe_si_Ai) 粒子、MPP(Ni_M〇-Fe)粒子、HighFlux(Ni Fe)粒子、

Megaflux(Fe_Si合金）粒子、以鐵為主之非晶形粉末粒子、 以始為主之非晶形粉末粒子或此項技術中已知之其他等效 材料。當將此等磁粉粒子與一聚合物黏結劑材料混合時， 所传磁性材料展現分佈式間隙性質 此避免實本體上間隔 開或分離不同磁性材料件之任何需要…匕，有利地避免 與建立並維持-致實本體間隙大小相關聯之困難及費用。 對於高電流應用 與聚合物黏結劑結合之一預退火磁性 148073.doc -27- 201108269 非晶形金屬粉末據信係有利的。 在不同實施例中，磁性層604、606及608可由相同類型 之磁性粒子或不同類型之磁性粒子製作。亦即，在一個實 施例中’所有磁性層604、606及608可由一個且相同類型 之磁性粒子製作，以使得層604、606及608具有大致類似 (若不相同的話）之磁性性質。然而，在另一實施例中，層 604、606及608中之一或多者可由與其他層不同之一類型 之磁粉粒子製作。舉例而言，内磁性層606可包括與外磁 性層604及608不同之一類型之磁性粒子，以使得内層6〇6 具有與外磁性層604及608不同之性質。成品元件之效能特 性可相依於所利用之磁性層之數目及用於形成磁性層中之 每一者之磁性材料之類型而相應地變化。 已闡述了磁性元件之各種實施例，其包括提供優於現有 磁性元件之製造及組裝優點之磁本體構造及線圈構造。如 下文將瞭解，至少部分由於以下原因而提供該等優點：所 利用之磁性材料可模製於線圈上方，藉此消除離散、間隔 開之芯及線圈之組裝步驟。此外，磁性材料具有分佈式間 隙性質，此避免實本體上間隔開或分離不同磁性材料件之 任何需要。 另外，磁性材料有益地可藉由（舉例而言）壓縮模製技 或其他技術模製成一合意形狀，以將該等層耦合至線圈 將磁本體界定成-合意形狀。模製材料之能力係有利的 在於可在包括線圈之—整本體或單塊式結構中在該 圈層周圍形成磁本體，且避免將該（等）線圈組裝成一磁 148073.doc -28- 201108269 結構之一單獨製造步驟。在各種實施例中可提供各種形狀 之磁本體。 界定该等磁本體之可模製磁性材料可係上文所提及材料 中之任一者或此項技術中已知之其他合適材料。雖然相信 與黏結劑混合之磁粉材料係有利的，但形成磁本體之磁性 材料既不必需粉末粒子亦不必需一非磁性黏結劑材料。另 外，可模製磁性材料無需如上文所闡述以薄片或層之形式 提供，而是可使用壓縮模製技術或此項技術中已知之其他 技術直接耦合至線圈。 圖13至圖17圖解說明提供具有其他效能優點之磁性元件 總成之另外其他特徵。具本體而言，分開提供之芯件可與 磁粉材料組合以提供具有合意效能特性之磁性元件總成。 圖13圖解說明包括一大本體圓柱形中心部分652及自圓 柱形中心部分652之一個端延伸之一大本體環形凸緣部分 654之一貫例性鼓芯65〇 ^因此，所示之鼓芯65〇形狀上類 似於分別在圖2及圖12中所示之芯組件i〇8及6丨6。然而， 鼓芯650及芯件1〇8及616之比例與圖中顯示不同。具本體 而言，鼓芯650係更緊凑（亦即，具有一更小直徑），環形凸 緣部分654具有更大厚度，且圓柱形中心部分652相對於芯 件108及616之對應部分更高。圖13中以毫米為單位顯示鼓 芯650之實例性尺寸，但應理解該等尺寸在其他及/或替代 實施例中可變化。 妓650可由上文所論述或此項技術中已知材料中之任 一者製作。芯650可進一步使用已知技術製作，包括但不 148073.doc -29· 201108269 限於壓縮模製技術等β鼓芯6 5 0可進一步由材料層製作咬 可具有一非層狀構造。可利用一或多個不同類型之材料製 作鼓芯以提供鼓芯之變化磁性性質及電特性。 圖14及圖15圖解說明包括大本體圓柱形本體而不具有如 鼓芯650中之一環形凸緣654(圖13)之實例性棒芯66〇及 670。在圖14及圖15中所繪示之實施例中，棒芯660及67〇 被截短以滿足低剖面需求且因此係類似冰球之盤狀形狀。 圖14及圖15中以毫米為單位顯示棒芯660及670之實例性尺 寸’但應理解該等尺寸在其他及/或替代實施例中可變 化。 與妓4 650相同，棒芯660及670可由上文所論述或此項 技術中已知材料中之任一者製作。芯65〇可進一步使用已 知技術製作，包括但不限於壓縮模製技術等。棒芯66〇及 670可進一步由材料層製作或可具有一非層狀構造。可利 用一或多個不同類型之材料來製作鼓芯以提供棒芯之變化 磁性性質及電特性。 圖1 6係一實例性磁性元件總成7〇〇之一剖視圖，該磁性 元件總成包括中心位於一磁本體7〇2中之棒芯67〇 ,磁本體 702包括與外部分7〇6及7〇8緊密接觸且夾於外部分7〇6與 708之間的一中心線圈部分7〇4。一或多個線圈71〇嵌入於 線圈部分704中且棒芯670延伸穿過線圈710之中心部分。 磁本體702之外部分706及7〇8彼此相對且有效地包封且圍 封其等之間的棒芯670、線圈71〇及磁本體線圈部分704。 包括線圈部分704及外部分706及7〇8之磁本體7〇2可由上 148073.doc 201108269 文所論述或此項技術巾已知材料巾之任—者製作。本體 702可進-步使用已知技術製作，包括但不限於廢縮模製 技術等。本體逝可進-步由材料層製作或可具有一非層 狀構造。可利用-個或多個不同類型之材料來製作磁本體 702以提供變化磁性性質及電特性。 舉例而δ，且如圖16中所示，—個實施例中之線圈部分 714係由呈-層狀或非層狀形式之-第-磁性材料(諸如， 可自 Chang Sung CorP〇ration購得之 MegaFLlD^> 末材料） 製作且因此在使用中展現一第一組磁性與電性質。然 而，磁本體702之外部分706及7〇8係由呈一層狀或非層狀 形式之一第二磁性材料（諸如鐵矽鋁）製作，且因此在使用 中展現一第二組磁性與電性質。雖然該實施例中所示之磁 本體702之外部分706及7〇8係由相同材料製作且具有相同 磁性與電性質’但應理解在另—實施例中其等亦可由不同 電材料製作，以使得其等在使用中具有不同磁性與電性 質。 如圖16之實例中所示，棒芯67〇係由呈一層狀或非層狀 形式之一第三磁性材料（諸如一鐵氧本體粉末）製作，且因 此在使用中展現一第三組之磁性與電性質。棒芯67〇在磁 本體702之外部分706與7〇8之間沿平行於總成7〇〇之縱向軸 712之一方向端至端延伸。因此，棒芯67〇之任何部分皆不 曝露至總成70〇之外部或自總成700之外部可見。因此，棒 芯670嵌入於磁本體之外部分706與708之間。 由於利用三種不同磁性材料來形成棒芯670以及磁本體 148073.doc -31 - 201108269 702之線圈部分704及外部分7〇6、7〇8，總成之電與磁性性 質由於所利用t相異及不同材料及其等之不$電特性而在 總成700之不同部分中變化。可實現重要的效能優點，且 總成700可以與（舉例而言）涉及一種材料之習用磁性元件指 南相比原本不可能之—位準執行。總成7〇〇亦可策略性地 組態有不同磁性材料以達成相對於本文中所揭示之其他實 施例不可能之一效能位準。 雖然上文已述用於形成棒芯67〇以及磁本體7〇2之線圏部 分704及外部分706、708之具本體磁性材料，但其等僅係 實例性且同樣可使用其他材料來實現變化總成7〇〇之磁性 與電效能之類似目標。 當然可藉由變化本體702中所利用及包圍棒芯67〇之線圈 710之類型及特性而達成其他效能變化。可利用上文所闡 述之線圈類型中之任一者。亦即，可在電介質基本層上提 供預形成之線圈層，可使用撓性印刷電路板技術製作預形 成之線圈或可由纏繞至線圈中數匝之線導本體製作預形成 之線線圈。舉例而言，藉由變化所使用線圈之類型及繞組 之組態，可達成不同電感值。無論如何形成，線圈71〇可 以上文所闡述或此項技術中已知之任一方式端接以建立至 磁本體702之一外部之電路徑，以使得總成7〇〇可表面安裝 至一電路板以建立穿過線圈71〇之一電路。 總成700可藉助一多階段製作與組裝過程製造。亦即， 在一實例性實施例中，可分開製作磁本體線圈部分7〇4中 之棒芯670及嵌入式線圈710且將其等彼此組裝在一起。在 148073.doc -32- 201108269 -個此實施例中’可藉助一中心開口形成磁本體線圈部分 704或可形成延伸穿過其之膛孔，且一預製作之棒芯67〇可 延伸穿過該芯。在另-實施例中，在不預製作之情形下， 可使用注入模製技術等在磁本體線圈部分7〇4之中心開口 或膛孔中形成棒芯670 ^隨後，可使用壓縮模製技術等在 磁本體線圈部分704及棒芯670總成之端上形成磁本體外部 分706及708。接著，可完成端接。因此，總成7〇〇自所揭 示之某些先前實施例中之一製造觀點看更為複雜，但效能 優點相對於本文中所闡述之其他實施例可極佳地超過任何 增加之製造成本。 舉例而言，可藉由使用一更小棒芯（諸如，圖H中所示 之棒芯660)進一步變化總成700之低剖面尺寸。所利用棒 芯之大小亦影響使用中之總成之總效能參數。 圖17圖解說明另一磁性元件總成72〇，其類似於上文所 闡述之總成700，但利用鼓芯650(圖13)替代棒芯67〇(圖 16)。鼓芯650及其環形凸緣654(圖13)與一棒芯相比提供額 外之第一類型之磁性材料，且因此與一相當大小之總成 700相比改變總成720之磁性與電效能。 如圖17中所示，鼓芯650之環形凸緣654在磁本體702之 端上穿過外部分708大本體曝露，而中心部分652之相對端 延伸至磁本體702之外部分706但不穿過外部分706。因 此，鼓芯中心部分652之端不曝露至總成720之外部或自總 成720之外部可見。因此，鼓芯中心部分652嵌入於磁本體 148073.doc •33· 201108269 緣654與外部分706之 方向端至端大本體延 之外部分706與708之間同時在環形凸 間沿平行於總成72〇之縱向軸712之— 伸0 應認識到’所闡述之實施例之某些特徵可與所闡述實施 例之另外其他特徵組合以在本揭示内容之範疇内提供另外 其他變化形式。舉例而言’闡述電介f層日夺，可替代利用 磁性層’或可利用磁性層與電介質層之組合。闡述磁性薄 片之處’可替代利用磁粉材料。可與磁本體或電介質本體 組合利用前述線圈或繞組層或組態中之任—者。關於所閣 述實施例中之任一者所闡述之端接技術中之任一者可與所 闡述之實施例中之其他者一同使用。此等變化形式應被視 為係在本發明之範疇及精神中，除非隨附申請專利範圍明 確將其排除在外。 IV.結論 現在，相信本發明之益處及優點將得到充分展示。 本發明已揭示一磁性元件總成之一實施例，其包括：至 少一個線圈，其界定具有一中心區域及繞該中心區域延伸 之數匝之一線圈繞組；一本體，其包封且嵌入有該線圈 層，其中該本體係由一電介質材料及一磁性材料中之一者 製作；及一磁芯材料’其至少佔據該線圈層之該中心區域 及該本體之一中心區域，其中該本體與該磁芯材料之電與 磁性性質彼此不同。 視情況，該本體包括一第一層，該第一層包括界定一插 孔以用於引入一磁芯材料之一芯開口。該本體可進一步包 148073.doc •34- 201108269 括―第二層’且該第-層及該第二層兩者可包括延伸穿過 其之-芯開口。該至少一個線圈層可包括在該中心區域中 延伸穿過其之一芯開口。該磁芯材料可包含與該第—層及 該第二層分開提供之—磁芯組件，其中該磁芯組件延伸穿 過第一磁性薄片及第二磁性薄片之芯開口以及該至少一個 線圈層之該芯開口。該第一層及該第二層兩者包含一磁性 材料’其中該第一層及該第二層之該磁芯材料具有與該磁 怎組件不同之磁性性f。該磁芯材料可形成為―鼓芯及一 棒芯中之一者。 該本體可包含由-第-磁性材料製作之—線圈部分及由 -第二磁性材料製作之若干外部分’其中該第二磁性材料 具有與該第-磁性材料*同之魏性質。該磁芯材料亦可 由-第三磁性材料製作，該第三磁性材料具有與該第一磁性 材料及該第二磁性材料之磁性性質。該磁騎料可包括 大致完全嵌入於該磁本體之該等外部分之間的一中心部分。 此外視情況，該至少一個線圏層可係一雙面線圈，且可 係一撓性電路線圈。該撓性電路線圈可包括至少一個端接 墊《該至少一個線圈可包括複數個分隔開之線圈層。該等 分隔開之線圈層可藉由至少一個通孔連接。 該本體可包括一第一層，其中該第一層包含以聚合物為 主之一膜《該以聚合物為主之膜可係一聚醢亞胺膜或一液 晶聚合物。該至少一個線圈層可係獨立於該第一層及該第 一層形成之一電形成線圈繞組《該本體可包括一第一層， I48073.doc -35- 201108269 其中該第-層包含-可模製磁性材料。該可模製磁性材料 可包含鐵氧本體粒子、鐵㈣粒子、鐵石夕紹（Fe_si_Ai)粒子、 MPP(Ni-Mo-Fe)粒子、HighFiux(Ni_Fe)粒子、㈣Fe_si 合金）粒子、以鐵為主之非晶形粉末粒子、以鈷為主之非 晶形粉末粒子令之至少一者以及其等之等效物及組合物。 該本體亦可包括-第二層，其中該第二層包含一可模製磁 性材料。該第二層之該可模製磁性材料可具有與該第一層 之該可模製磁性材料不同之磁性性質。 該磁性元件總成可進一步包括表面安裝端接件。該元件 可係-電感器，且更特定而言可係一微型化電感器。該本 體可包3堆疊之磁性層’且該磁芯材料可與該等磁性層整 本體提供。 雖然已依據各種具本體實施例闡述了本發明，但熟習此 項技術者將認識到可在申請專利範圍之精神及範嘴内藉助 修改實踐本發明。 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之一磁性元件之一透視圖； 圖2係圖1中所示之裝置之一分解圖； 圖3係圖2中所示之裝置之一部分之—部分分解圖； 圖4係圖1中所示之裝置在一部分組裝條件下之另一分解 圖； 圖5係製造圖！至圖4中所示之元件之一方法之一方法流 程圖； 148073.doc • 36 - 201108269 圖6係根據本發明之一磁性元件之另—實施例之—透視 圖； 圖7係圖6中所示之磁性元件之一分解圖； 圖8係圖6及圖7中所示之元件之一部分之一示意圖； 圖9係製造圖6至圖8中所示之元件之—方法之一方法流 程圖； 圖l〇a圖解說明一實例性磁性元件總成之頂部側之一透 視圖及一分解圖； 圖l〇b圖解說明如圖10a中所繪示之磁性元件之底部側之 一透視圖及一分解圖； 圖10C圖解說明如圖10a及圖10b所繪示之磁性元件之繞 組組態之一透視圖； 圖11係根據本發明之一實例性實施例形成之另一磁性元 件總成之一分解圖； 圖12係根據本發明之一實例性實施例形成之一第七實例 性磁性元件總成之一分解圖； 圖13係根據本發明之一實例性實施例形成之一實例性鼓 芯之一透視圖； 圖14係根據本發明之一實例性實施例形成之一第/實例 性棒芯之一透視圖； 圖15係根據本發明之一實例性實施例形成之一第二實例 性棒芯之透視圖； 圖16係包括-棒芯之一磁性元件總成之一剖視圖；及 圖17係包括-鼓芯之另一磁性元件總成之一剖視圖。 148073.doc •37- 201108269 【主要元件符號說明】 100 磁性元件或裝置/電感器 102 線圈層 104 外部電介質層/上部電介質層 106 外部電介質層/上部電介質層 108 磁芯 108A 芯件/芯部分 108B 芯件/芯部分 110 角切口 112 角切口 1 14 端接件 116 端接件 118 端接墊 120 端接墊 122 垂直表面 124 垂直表面 130 線圈繞組 130A 線圈繞組部分 130B 線圈繞組部分 132 基本電介質層/基本層 134 表面 135 表面 136 芯開口 140A 端接墊 148073.doc -38- 201108269 140B 端接墊 142A 端接墊 142B 端接墊 144 端 150 芯開口 152 芯開口 300 磁性元件/電感器 301 線圈模組 302 線圈層 302A 線圈層 302B 線圈層 302C 線圈層 302D 線圈層 302E 線圈層 302F 線圈層 302G 線圈層 302H 線圈層 3021 線圈層 302J 線圈層 304 上部電介質層 305 端接件 306 下部電介質層 307 端接件 308A 磁芯部分 148073.doc -39- 201108269 308B 磁芯部分 310 芯開口 312 芯開口 314 電介質基本層 314A 電介質基本層 314B 電介質基本層 314C 電介質基本層 314D 電介質基本層 3 14E 電介質基本層 314F 電介質基本層 314G 電介質基本層 314H 電介質基本層 3141 電介質基本層 314J 電介質基本層 3 16 線圈繞組部分 316A 線圈繞組部分 316B 線圈繞組部分 316C 線圈繞組部分 316D 線圈繞組部分 316E 線圈繞組部分 316F 線圈繞組部分 316G 線圈繞組部分 316H 線圈繞組部分 3161 線圈繞組部分 148073.doc 201108269

316J 318

318A

318B

318C

318D

318E

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318H 3181

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320A

320B

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320F

. 320G

320H 3201 320J 322A 322B 線圈繞組部分 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 外部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 内部線圈端接開口 電路跡線 電路跡線 148073.doc -41 - 201108269 322C 電路跡線 322D 電路跡線 322E 電路跡線 322F 電路跡線 322G 電路跡線 322H 電路跡線 3221 電路跡線 322J 電路跡線 324A 電路跡線 324B 電路跡線 324C 電路跡線 324D 電路跡線 324E 電路跡線 324F 電路跡線 324G 電路跡線 324H 電路跡線 3241 電路跡線 324J 電路跡線 326 端接墊 328 端接墊 400 磁性元件總成/微型電感器 410 磁粉薄片 412 下部表面 414 上部表面 148073.doc -42- 201108269 416 第一端子 417 通孔 418 第二端子 419 通孔 420 磁粉薄片 422 下部表面 424 上部表面 426 第一繞組層 427 通孔 428 第二繞組層 429 通孔 430 磁粉薄片 432 下部表面 434 上部表面 440 繞組 450 第一繞組組態 457 芯 502 線圈 504 線圈 506 磁性材料層 508 磁性材料層 510 端接墊 512 開口 600 磁性元件總成 148073.doc 201108269 602 線圈 604 磁性材料層 606 磁性材料層 608 磁性材料層 610 開口 612 開口 614 芯組件 616 芯組件 618 中心毅 620 開口 650 鼓芯 652 大本體圓柱形中心部分 654 大本體環形凸緣部分 660 棒芯 670 棒芯 700 磁性元件總成 702 磁本體 704 中心線圈部分 706 外部分 708 外部分 710 線圈 712 縱向軸 720 磁性元件總成 148073.doc -44-

Claims (1)

1. 201108269 七、申請專利範圍·· 1 · 一種磁性元件總成，其包含： 至少一個線圈，其界定具有一中心區域及繞該中心區 域延伸之數匝之一線圈繞組； • 一本體，其包封且嵌入有該線圈層’其中該本體係由 - 一電介質材料及一磁性材料中之一者製作，及 一磁芯材料，其至少佔據該線圈層之該中心區域及該 本體之一中心區域，其中該本體與該磁芯材料之電與磁 性性質彼此不同。 2.如請求項1之磁性元件總成，其中該本體包括一第— 層’ 5亥第一層包括界定一插孔以用於引入一磁芯材料之 一芯開口。 3·如請求項2之磁性元件總成，其中該本體進一步包含— 第二層’且該第一層及該第二層兩者包含延伸穿過其之 一芯開口。 4'如請求項3之磁性元件總成，其中該至少一個線圈層包 括在該中心區域中延伸穿過其之一芯開口。 5. 如請求項4之磁性元件總成，其中該磁芯材料包含與該 . 第一層及該第二層分開提供之一磁芯組件，該磁芯組件 延伸穿過第一磁性薄片及第二磁性薄片之該等芯開口以 及該至少一個線圈層之該芯開口。 6. 如凊求項5之磁性元件總成，其中該磁芯材料形成為一 鼓芯及一棒芯中之一者。 7_如凊求項6之磁性元件總成，其中該本體包含由一第一 148073.doc 201108269 ㈣材料製作之_線圈部分及由―第：磁性材料製作之 若干外部分，該第二磁性材料具有與該第—磁性 同之磁性性質。 ’ 8.如。月求項7之磁性元件總成，其中該磁芯材料係由 料製作，該第三磁性材料具有與該第— 枓及該第二磁性材料不同之磁性性質。 9·項6之磁性㈣總成，其中該磁芯材料包括大致 兀王瓜人於該磁本體之該等外部分之間的心部八 10.如：求項5之磁性元件總成，其中該第-層及該V二層 二ίί一磁性材料該第一層及該第二層之該磁芯材 枓具有與該磁芯組件不同之磁性性質。 η·:Γ項1之元件，其中該至少-個線圈層包含-雙面 其中該至少線圈層包含一 其中該撓性電路線圈包括 其中該至少線圈包含複數 其中該等分隔開之線圈層 其中該本體包括一第一 主之一膜。 其中該以聚合物為主之膜 12·如請求項1之磁性元件總成， 撓性電路線圈。 13.如請求項12之磁性元件總成， 至少一個端接墊。 1 4.如請求項1之磁性元件總成 個分隔開之線圈層。 1 5.如請求項14之磁性元件總成， 係藉由至少一個通孔連接。 1 6.如請求項1之磁性元件總成 層’該第一層包含以聚合物為 1 7.如請求項16之磁性元件總成 148073.doc 201108269 係一聚醯亞胺膜。 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 如請求項1之磁性元件總成，其中該本體包括一第一 層’該第一層包含一液晶聚合物。 如請求们之磁性元件總成’其中該至少一個線圈層包 含獨立於該第-層及該第二層形成之一電形成之線圈繞 組。 如請求項1之磁性元件總成，其中該本體包括一第一 層’該第一層包含一可模製磁性材料。 如請求項20之磁性元件總成’其中該可模製磁性材料包 3鐵氧本體粒子、鐵（Fe)粒子、鐵矽鋁（Fe_Si_Ai)粒子、 MPP(Ni-M〇-Fe)粒子、HighFlux(Ni_Fe)粒子、Megaflux (Fe-Si合金）粒子、以鐵為主之非晶形粉末粒子以鈷為 主之非晶㈣末粒子中之至少—者及其等之等效物及組 合物。 如請求項21之磁性元件總成，其中該本體包括一第二 層，該第二層包含一可模製磁性材料。 如請求項22之磁性元件總成’其中該第二層之該可模製 磁性材料具有與該第—層之該可模製磁性材料不同之磁 性性質。 如明求項1之磁性元件總成，其進一步包含表面安裝端 接件。 如靖求項1之磁性元件總成，其中該元件係一電感器。 士 π求項1之磁性元件總成，其中該電感器係一微型化 電感器。 148073.doc 201108269 27.如請求項1之磁性元件總成，其中該本體包含堆疊之磁 性層，且其中該磁芯材料係與該等磁性層整本體提供。 148073.doc