TW201515030A - 電感以及製造電感的方法 - Google Patents

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Abstract

製造具有高電感值的電感的方法包含在一暫時載體上形成一可移除式聚合物層；在該可移除式聚合物層上，形成一第一線圈、一第二線圈及一介電層；在該可移除式聚合物層和該介電層上，填充一第一磁膠層；移除該暫時載體；在該第一線圈、該介電層和該第一磁膠層的下方，填充一第二磁膠層。

Description

電感以及製造電感的方法
本發明是有關於一種製造電感的方法和電感，尤指一種利用暫時載體及可移除式聚合物層，以製造出具有高電感值的電感的方法和具有高電感值的電感。
在現有技術中，電感結構是以傳統磁性基板為載板，並在傳統磁性基板上形成介電層、線圈及磁膠等，其中介電層包覆線圈以及磁膠包覆介電層。然而傳統磁性基板操作在高頻時，不論是導磁率或是導磁率損失都比磁膠差。亦即傳統磁性基板的導磁率或是導磁率損失都隨著頻率變高而變差。
因此，在USB2.0、USB3.0、高解析多媒體介面(High-definition Multimedia Interface, HDMI)及/或行動工業處理器介面(Mobile Industry Processor Interface, MIPI)的高速傳輸應用上，傳統磁性基板會降低電感的截止頻率。如此，現有技術的電感結構可能無法滿足積體電路的設計者的需求。
本發明的一實施例提供一種製造具有高電感值的電感的方法。該方法包含在一暫時載體上形成一可移除式聚合物層；在該可移除式聚合物層上，形成一第一線圈、一第二線圈及一介電層；在該可移除式聚合物層和該介電層上，填充一第一磁膠層；移除該暫時載體；在該第一線圈、該介電層和該第一磁膠層的下方，填充一第二磁膠層。
本發明的另一實施例提供一種電感。該電感包含一第一線圈、一第二線圈、一介電層及一磁粉樹脂硬化磁性材料。該第二線圈是位於該第一線圈之上；該介電層填充於該第一線圈與該第二線圈之間；該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該第一線圈、該介電層和該二線圈，其中該第一線圈的一面是與該磁粉樹脂硬化磁性材料直接接觸。
本發明的另一實施例提供一種電感。該電感包含一第一線圈、一第二線圈、一介電層及一均勻磁粉樹脂硬化磁性材料。該第二線圈是位於該第一線圈之上；該介電層填充於該第一線圈與該第二線圈之間；該均勻磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該第一線圈、該介電層和該二線圈。
本發明的另一實施例提供一種電感。該電感包含一第一線圈、一第二線圈、一介電層、一第一介層孔及一第二介層孔。該第二線圈是位於該第一線圈之上；該介電層覆蓋該第一線圈與該第二線圈；該第一介層孔耦接於該第一線圈；該第二介層孔耦接於該第二線圈，其中該第一介層孔及該第二介層孔是位於該電感內側的相同一側。
本發明提供一種製造電感的方法和電感。該方法是利用一第一磁膠層與一第二磁膠層包覆一第一線圈、一第二線圈與一介電層，其中第一磁膠層與第二磁膠層的材質可相同或不同，該第一線圈的底部是直接與該第二磁膠層接觸，或該第一線圈的底部是直接與該第二磁膠層接觸以及一第一介層孔的上方部分和一第二介層孔的上方部分是直接與該第一磁膠層接觸。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、因為該第一線圈的底部是直接與該第二磁膠層接觸，或該第一線圈的底部是直接與該第二磁膠層接觸以及該第一介層孔的上方部分和該第二介層孔的上方部分是直接與該第一磁膠層接觸，且該第一線圈、該第二線圈與該介電層是包覆在相同的磁膠層內(該第一磁膠層與該第二磁膠層具有較佳的導磁率)，所以本發明具有較寬的雜訊抑制頻寬；第二、因為該第一磁膠層與該第二磁膠層具有較低的導磁率損失，所以本發明具有較高的截止頻率；第三、該第一磁膠層與該第二磁膠層是容易地施行在熱壓製程或網板印刷製程；第四、因為本發明在堆疊該第一線圈、該第二線圈及該介電層的過程中，利用一平坦的暫時載體和一可移除式聚合物層做為堆疊該第一線圈、該第二線圈及該介電層的基板，所以本發明可具有簡單的微影製程，以及該第一線圈和該第二線圈具有較佳的幾何均勻度。
請參照第1圖、第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第2E圖、第2F圖、第2G圖、第2H圖、第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖和第3E圖，第1圖是為本發明的一實施例說明一種製造電感600的方法之流程圖，第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第2E圖、第2F圖、第2G圖和第2H圖是為說明第1圖的方法的示意圖，第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖、第3E圖是為說明根據第1圖的方法所製造的電感的橫切面的示意圖。第1圖之方法的詳細步驟如下： 步驟500：   開始； 步驟502：   在一暫時載體602上形成一可移除式聚合物層604； 步驟504：   在可移除式聚合物層604上，形成一第一線圈606、一第二線圈608及一介電層610； 步驟506：   在可移除式聚合物層604和介電層610上，填充一第一磁膠層612； 步驟508：   移除暫時載體602； 步驟510：   蝕刻掉可移除式聚合物層604； 步驟512：   在第一線圈606、第二線圈608及介電層610的下方，填充一第二磁膠層614； 步驟514：   結束。
在步驟502中(如第2A圖所示)，在暫時載體602上形成可移除式聚合物層604。在步驟504中(如第2B圖所示)，在可移除式聚合物層604上，形成第一線圈606、第二線圈608及介電層610，其中介電層610是用以保護第一線圈606和第二線圈608，以及做為第一線圈606和第二線圈608之間的耦合層。但在本發明的另一實施例中，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608，且介電層610另填充於第一線圈606和第二線圈608的內側，請參閱第2F圖；但在本發明的另一實施例中，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608，且介電層610另填充於第一線圈606和第二線圈608的外側，請參閱第2G圖；但在本發明的另一實施例中，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608，且介電層610另填充於第一線圈606和第二線圈608的內側與外側，請參閱第2H圖。另外，如第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖和第3E圖所示，第一線圈606、第二線圈608及介電層610的堆疊方式有五種，其中第2B圖僅是用以第3A圖的堆疊方式說明步驟504。在步驟506中(如第2C圖所示)，在可移除式聚合物層604和介電層610上，填充第一磁膠層612，其中第一磁膠層612是包含複數個磁性粒子及聚合物材料，複數個磁性粒子的粒徑皆小於100μm；第一磁膠層612中的複數個磁性粒子可以是包含複數個鎳鋅(NiZn)及/或錳鋅(MnZn)粒子。另外，本發明並不受限於在可移除式聚合物層604和介電層610上，填充第一磁膠層612，亦即可在可移除式聚合物層604和介電層610上，填充一磁性材料。在步驟508和步驟510中(如第2D圖所示)，移除暫時載體602及蝕刻掉第一線圈606、第二線圈608和介電層610下方的可移除式聚合物層604。在步驟512中(如第2E圖所示)，移除暫時載體602及蝕刻掉可移除式聚合物層604後，於第一線圈606、第二線圈608和介電層610下方填充第二磁膠層614，其中第二磁膠層614和第一磁膠層612的材質相同。亦即第二磁膠層614亦包含複數個磁性粒子及聚合物材料，例如環氧樹脂(epoxy) 或EMC (Epoxy molding compounds 等高分子材料，但不以此為限，且第二磁膠層614中的複數個磁性粒子是包含複數個鎳鋅(NiZn)及/或錳鋅(MnZn)粒子。另外，第一磁膠層612、第二磁膠層614，會進行硬化程序(curing process)以形成磁粉樹脂硬化磁性材料，其中第一磁膠層612可於塗佈成型後進行硬化程序，形成磁粉樹脂硬化磁性材料；在本發明的另一實施例中，第一磁膠層612也可於塗佈成型後進行預硬化程序之後，於第二磁膠層塗佈成型後一同再硬化，形成磁粉樹脂硬化磁性材料，其中磁粉樹脂硬化磁性材料的磁性粒子的粒徑皆小於100μm。但在本發明的另一實施例中，第二磁膠層614和第一磁膠層612的材質可不相同。
需說明的是，本實施例之每一線圈圖案是由位在同一膜層的螺旋狀圖案(如第3A圖、第3B圖和第3C圖所示) 。在另一實施例中，每一線圈圖案亦可為由位在不同膜層的線段所構成的螺旋狀圖案。在一實施例中，每一線圈圖案可包括互相堆疊的上層圖案與下層圖案，上層圖案的一端電性連接至下層圖案的一端，上層圖案的另一端可透過對應的導線而電性連接至對應的介層孔位置，下層圖案的另一端可透過對應的導線而電性連接至對應的介層孔位置(如第3D圖與第3E圖所示)。因此，當差模電流流入第一線圈606和第二線圈608(二互相磁耦合的螺旋形狀)時，第一線圈606和第二線圈608各自的磁通量互相抵銷；當共模電流流入第一線圈606和第二線圈608時，第一線圈606和第二線圈608各自的磁通量互相加成。
請參照第4A圖、第4B圖和第4C圖，第4A圖是為說明第3A圖、第3B圖和第3C圖所對應的電感600佈局的上視圖的示意圖，第4B圖和第4C圖是為說明第3D圖和第3E圖所對應的電感600佈局的上視圖的示意圖。如第3A圖所示，第一線圈606和第二線圈608是互相交錯，亦即第二線圈608的第一層6082是位於第一線圈606的第一層6062之上、第一線圈606的第二層6064是位於第二線圈608的第一層6082之上、第二線圈608的第二層6084是位於第一線圈606的第二層6064之上。另外，第一線圈606的底部是直接與第二磁膠層614接觸，且第一線圈606與第二線圈608之間是填充介電層610。另外，除了第一線圈606的第一層6062的底部，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608。如第3B圖所示，第二線圈608是位於第一線圈606之上，第一線圈606的的第一層6062的底部是直接與第二磁膠層614接觸，且第一線圈606的第一層6062與第二層6064之間、與第二線圈608的第一層6082與第二層6084之間以及第一線圈606的第二層6064與第二線圈608的第一層6082之間是填充介電層610。另外，除了第一線圈606的第一層6062的底部，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608。如第3C圖所示，第二線圈608的第一層6082是位於第一線圈606的第一層6062之上、第二線圈608的第二層6084是位於第二線圈608的第一層6082之上、第一線圈606的第二層6064是位於第二線圈608的第二層6084之上且第一線圈606的第一層6062的底部是直接與第二磁膠層614接觸。第二線圈608的第一層6082與第一線圈606的第一層6062之間、第二線圈608的第二層6084與第二線圈608的第一層6082之間以及第一線圈606的第二層6064與第二線圈608的第二層6084之間是填充介電層610。另外，除了第一線圈606的第一層6062的底部，介電層610包覆第一線圈606和第二線圈608。如第3A圖、第3B圖和第3C圖所示，介電層610是用以保護第一線圈606與第二線圈608，以及做為第一線圈606與第二線圈608之間的耦合層。如第4A圖所示，在電感600佈局的上視圖中，與第一線圈606耦接的第一介層孔616以及與第二線圈608耦接的第二介層孔618是位於電感600的佈局內側的相對二側。
如第3D圖所示，第二線圈608是位於第一線圈606之上，第一線圈606的底部是直接與第二磁膠層614接觸，且第一線圈606與第二線圈608之間是填充介電層610；在另一實施例中，第一線圈606的底部和第二磁膠層614之間有絕緣材料。絕緣材料可直接形成(免蝕刻)，亦可另外塗佈(Coating)。此外，無絕緣材料可增加電感600的截止頻率。如第3D圖所示，與第一線圈606耦接的第一介層孔620，以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於第二線圈608之上方。但本發明並不受限於第一介層孔620與第二介層孔622是位於第二線圈608之上方。亦即第一介層孔620與第二介層孔622可位於第二線圈608與第一線圈606之外的介電層610中的任何位置。另外，除了第一線圈606之底部，介電層610包覆第一線圈606、第二線圈608、第一介層孔620和第二介層孔622。如第4B圖所示，在電感600佈局的上視圖中，與第一線圈606耦接的第一介層孔620以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於電感600的佈局內側的相對二側。在本發明的另一實施例中，與第一線圈606耦接的第一介層孔620以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於電感600的佈局內側的相同一側(如第4C圖所示)。
如第3E圖所示，第二線圈608是位於第一線圈606之上，第一線圈606的底部是直接與第二磁膠層614接觸，且第一線圈606與第二線圈608之間是填充介電層610；在另一實施例中，第一線圈606的底部和第二磁膠層614之間有絕緣材料。絕緣材料可直接形成(免蝕刻) 亦可另外塗佈(Coating)。此外，無絕緣材料可增加電感600的截止頻率。如第3E圖所示，與第一線圈606耦接的第一介層孔620，以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於第二線圈608之上方。但本發明並不受限於第一介層孔620與第二介層孔622是位於第二線圈608之上方。亦即第一介層孔620與第二介層孔622可位於第二線圈608與第一線圈606之外，且介電層610包覆第一線圈606的部分以及第二線圈608的部分即可。另外，除了第一線圈606之底部、第一介層孔620的上方部分以及第二介層孔622的上方部分，介電層610包覆第一線圈606第二線圈608、第一介層孔620的下方部分以及第二介層孔622的下方部分。如第4B圖所示，在電感600佈局的上視圖中，與第一線圈606耦接的第一介層孔620以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於電感600的佈局內側的相對二側。在本發明的另一實施例中，與第一線圈606耦接的第一介層孔620以及與第二線圈608耦接的第二介層孔622是位於電感600的佈局內側的相同一側(如第4C圖所示)。
請參照第5A圖和第5B圖，第5A圖和第5B圖是說明電感600和現有技術的電感的雜訊抑制頻寬(noise-rejection bandwidth)和截止頻率的示意圖。如第5A圖和第5B圖所示，電感600在雜訊抑制頻寬和截止頻率的效能上皆優於現有技術的電感。
綜上所述，本發明所提供的製造具有高電感值的電感的方法是利用第一磁膠層與第二磁膠層包覆第一線圈、第二線圈與介電層，其中第一線圈的底部是直接與第二磁膠層接觸，或第一線圈的底部是直接與第二磁膠層接觸以及第一介層孔的上方部分和第二介層孔的上方部分是直接與第一磁膠層接觸，其中第一磁膠層與第二磁膠層的材質可相同或不同；第一磁膠層與第二磁膠層是全面包覆第一線圈、第二線圈與介電層。因此，相較於現有技術，本發明具有下列優點：第一、因為第一線圈的底部是直接與第二磁膠層接觸，或第一線圈的底部是直接與第二磁膠層接觸以及第一介層孔的上方部分和第二介層孔的上方部分是直接與第一磁膠層接觸，且第一線圈、第二線圈與介電層是包覆在相同的磁膠層內(第一磁膠層與第二磁膠層具有較佳的導磁率)，所以本發明具有較寬的雜訊抑制頻寬；第二、因為第一磁膠層與第二磁膠層具有較低的導磁率損失，所以本發明具有較高的截止頻率；第三、第一磁膠層與第二磁膠層是容易地施行在熱壓製程(thermal-pressure process)或網板印刷製程(screen-printing process)；第四、因為本發明在堆疊第一線圈、第二線圈及介電層的過程中，利用平坦的暫時載體和可移除式聚合物層做為堆疊第一線圈、第二線圈及介電層的基板，所以本發明可具有簡單的微影製程，以及第一線圈和第二線圈具有較佳的幾何均勻度。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
600‧‧‧電感
606‧‧‧第一線圈
608‧‧‧第二線圈
602‧‧‧暫時載體
604‧‧‧可移除式聚合物層
610‧‧‧介電層
612‧‧‧第一磁膠層
614‧‧‧第二磁膠層
620‧‧‧第一介層孔
622‧‧‧第二介層孔
6062‧‧‧第一線圈的第一層
6064‧‧‧第一線圈的第二層
6082‧‧‧第二線圈的第一層
6084‧‧‧第二線圈的第二層
500至514‧‧‧步驟
【1】  【2】  【3】  【4】  【5】  【6】  【7】  【8】  【9】  【10】  【11】  【12】  【13】  【14】  【15】  【16】  【17】  【18】  【19】  【20】  【21】  【22】  【23】  【24】  【25】
第1圖是為本發明的一實施例說明一種製造電感的方法之流程圖。 第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖、第2E圖、第2F圖、第2G圖和第2H 圖是為說明第1圖的方法的示意圖。 第3A圖、第3B圖、第3C圖、第3D圖和第3E圖是為說明根據第1圖的方法 所製造的電感的橫切面的示意圖。 第4A圖為說明第3A圖、第3B圖和第3C圖所對應的電感佈局的上視圖的示意 圖。 第4B圖和第4C圖是為說明第3D圖和第3E圖所對應的電感佈局的上視圖的示 意圖。 第5A圖和第5B圖是說明電感和現有技術的電感的雜訊抑制頻寬和截止頻率的 示意圖。
500至514‧‧‧步驟

Claims (11)

  1. 一種電感，包含一結構，該結構包含：               至少一線圈；             一介電層，該介電層包覆該至少一線圈，且填充於該至少一線圈之中；及               一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  2. 一種電感，包含：               至少一線圈；               一介電層，該介電層包覆該至少一線圈，且填充於該至少一線圈之中；及               一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該磁粉樹脂硬化磁性包覆該至少一線圈並且延伸至該至少一線圈中。
  3. 一種電感，包含：               一第一線圈；               一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；               一介電層，除了該第一線圈的一面之外，該介電層包覆該第一線圈與該第二線圈，且填充於該第一線圈與該第二線圈之間；及               一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該磁粉樹脂硬化磁性包覆該第一線圈的該一面並且延伸至該第一線圈中。
  4. 一種電感，包含：               一第一線圈；               一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；               一第一介層孔，耦接於該第一線圈；               一第二介層孔，耦接於該第二線圈；              一介電層，除了該第一線圈的一面之外，該介電層包覆該第一線圈、該第一介層孔、該第二介層孔與該第二線圈，且填充於該第一線圈、該第二線圈與該第一介層孔之間，以及填充於該第一線圈、該第二線圈與該第二介層孔之間；及              一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該磁粉樹脂硬化磁性包覆該第一線圈的該一面並且延伸至該第一線圈中。
  5. 一種電感，包含：              一第一線圈；              一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；              一第一介層孔，耦接於該第一線圈；              一第二介層孔，耦接於該第二線圈；        一介電層，除了該第一線圈的一面、該第一介層孔的上方部分以及該第二介層孔的上方部分之外，該介電層包覆該第一線圈、該第一介層孔的下方部分、該第二介層孔的下方部分與該第二線圈，且填充於該第一線圈、該第二線圈與該第一介層孔的下方部分之間，以及填充於該第一線圈、該第二線圈與該第二介層孔的下方部分之間；及               一磁粉樹脂硬化磁性材料，直接包覆該介電層、該第一介層孔的上方部分以及該第二介層孔的上方部分，其中該磁粉樹脂硬化磁性包覆該第一線圈的該一面並且延伸至該第一線圈中。
  6. 一種電感，包含一結構，該結構包含：               一第一線圈；              一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；              一介電層，除了該第一線圈的一面之外，該介電層包覆該第一線圈與該第二線圈，且填充於該第一線圈與該第二線圈之間；及           一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  7. 一種電感，包含一結構，該結構包含：               一第一線圈；              一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；        一介電層，部分包覆該第一線圈與完全包覆該第二線圈，且填充於該第一線圈與該第二線圈之間；          一均勻磁粉樹脂硬化磁性材料，該均勻磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  8. 一種電感，包含一結構，該結構包含：              一第一線圈；              一第二線圈，該第二線圈是位於該第一線圈之上；              一第一介層孔，耦接於該第一線圈；              一第二介層孔，耦接於該第二線圈；              一介電層，除了該第一線圈的一面之外，該介電層包覆該第一線圈、該第一介層孔、該第二介層孔與該第二線圈，且填充於該第一線圈、該第二線圈與該第一介層孔之間，以及填充於該第一線圈、該第二線圈與該第二介層孔之間；及              一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  9. 一種電感，包含一結構，該結構包含：               一第一線圈；         一第二線圈；         一介電層，該介電層包覆該第一線圈與該第二線圈，且填充於該第一線圈與該第二線圈之間；及           一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  10. 一種電感，包含一結構，該結構包含：               一第一線圈；               一第二線圈；        一介電層，部分包覆該第一線圈與完全包覆該第二線圈，且填充於該第一線圈與該第二線圈之間；          一均勻磁粉樹脂硬化磁性材料，該均勻磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
  11. 一種電感，包含一結構，該結構包含：              一第一線圈；              一第二線圈；              一第一介層孔，耦接於該第一線圈；              一第二介層孔，耦接於該第二線圈；              一介電層，該介電層包覆該第一線圈、該第一介層孔、該第二介層孔與該第二線圈，且填充於該第一線圈、該第二線圈與該第一介層孔之間，以及填充於該第一線圈、該第二線圈與該第二介層孔之間；及              一磁粉樹脂硬化磁性材料，該磁粉樹脂硬化磁性材料包覆該介電層，其中該結構不被一基底所支持。
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