TWI566265B - 線圈元件 - Google Patents

Description

線圈元件

【0001】本發明是有關於一種線圈元件，且特別是有關於一種可作為共模濾波器（common mode choke）的線圈元件。

【0002】圖1是習知一種共模濾波器線圈的示意圖，而圖2是圖1之共模濾波器線圈的分解示意圖。請參照圖1與圖2，習知共模濾波器線圈1包括磁性基板（magnetic substrate）3與10、配置於磁性基板3、10之間的複合層(composite layer)7與黏著層8以及用於電性連接至其他元件的側電極11a、11b、11c、11d。複合層7包括依序堆疊於磁性基板3上的絕緣材料6a、6b、6c、設置於絕緣材料6b中的線圈圖案4以及設置於絕緣材料6c中的線圈圖案5。線圈圖案4的一端經由貫孔（via hole）13a而電性連接至導線12a，另一端則電性連接至導線12c。線圈圖案5的一端經由貫孔13b、13c而電性連接至導線12b，另一端則是電性連接至導線12d。此外，導線12a電性連接至側電極11a，導線12b電性連接至側電極11b，導線12c電性連接至側電極11c，而導線12d電性連接至側電極11d。        【0003】承上述，由於製作側電極的步驟繁瑣，且在量產時需將共模濾波器線圈1逐一固定於治具，導致習知共模濾波器線圈1的生產效率較差。此外，由於共模濾波器線圈1的尺寸日益縮小，導致側電極的製作難度提高。

【0004】本發明提供一種線圈元件，其具有易於生產的優點。 【0005】為達上述優點，本發明提出一種線圈元件，其包括第一線圈圖案、第二線圈圖案、絕緣材料、磁性包覆件以及複數個導電柱。第二線圈圖案配置於第一線圈圖案上，且與第一線圈圖案之間存有間距。絕緣材料包覆第一線圈圖案與第二線圈圖案，且絕緣材料具有被第一線圈圖案與第二線圈圖案圍繞的開孔。磁性包覆件包覆絕緣材料，且伸入開孔內。導電柱配置於磁性包覆件內，且被磁性包覆件的底側暴露。一部分的導電柱電性連接至第一線圈圖案，而另一部分的導電柱電性連接至第二線圈圖案。 【0006】在本發明之一實施例中，上述之磁性包覆件包括磁性基板以及磁性蓋體。磁性基板具有相對的承載側與底側，其中磁性基板之底側為磁性包覆件之底側。絕緣材料配置於承載側上，導電柱配置於磁性基板內，而磁性蓋體覆蓋承載側以及絕緣材料。 【0007】在本發明之一實施例中，上述之線圈元件更包括複數條導線，其中第一線圈圖案與第二線圈圖案透過導線而電性連接至對應的導電柱。 【0008】在本發明之一實施例中，上述之導線嵌入磁性基板內，且每一導線之一個表面與磁性基板的承載側位於同一參考平面。 【0009】在本發明之一實施例中，上述之導線嵌入磁性蓋體內。 【0010】在本發明之一實施例中，上述之線圈元件更包括複數個電極，配置於磁性基板的底側，且分別連接至導電柱。 【0011】在本發明之一實施例中，上述之電極嵌入磁性基板內，且每一電極之一個表面與磁性基板的底側位於同一參考平面。 【0012】在本發明之一實施例中，上述之線圈元件更包括複數條導線，配置於磁性包覆件內，其中第一線圈圖案與第二線圈圖案透過導線而電性連接至對應的導電柱。 【0013】在本發明之一實施例中，上述之線圈元件更包括複數個電極，配置於磁性包覆件的底側，且分別連接至導電柱。 【0014】在本發明之一實施例中，上述之電極嵌入磁性包覆件內，且每一電極之一個表面與磁性包覆件的底側位於同一參考平面。 【0015】在本發明之一實施例中，上述之磁性包覆件為一體成型的結構。 【0016】在本發明之一實施例中，上述之磁性包覆件中的磁性粉末的重量比介於75％至95％之間，而磁性包覆件的等效導磁率大於4。 【0017】為達上述優點，本發明另提出一種線圈元件，其包括絕緣材料、複數個線圈圖案、磁性包覆件以及複數個導電柱。線圈圖案疊置於絕緣材料內，且線圈圖案之間被絕緣材料隔絕，而磁性包覆件包覆絕緣材料。導電柱配置於磁性包覆件內，並電性連接至對應的線圈圖案，且導電柱被磁性包覆件的底側暴露。 【0018】為達上述優點，本發明另提出一種線圈元件，其包括絕緣材料、複數個線圈圖案、磁性包覆件以及導電柱。絕緣材料呈環狀，線圈圖案疊置於絕緣材料內，且線圈圖案之間被絕緣材料隔絕。磁性包覆件，由磁性基板與磁性蓋體組成，其中磁性基板具有相對的承載側與底側。絕緣材料配置於承載側上，並接觸承載側，而磁性蓋體覆蓋承載側與絕緣材料，且絕緣材料被磁性包覆件完全包覆。導電柱配置於磁性基板內，並電性連接至對應的線圈圖案，且導電柱被磁性基板的底側暴露。 【0019】在本發明之線圈元件中，由於電性連接至線圈圖案的導電柱延伸至磁性包覆件之底側，所以用於電性連接至其他元件的電極可設置於磁性包覆件之底側。由於將電極形成於磁性包覆件之底側的製程步驟較有效率，所以有助於提升本發明之線圈元件的生產效率。 【0020】為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 【圖式簡單說明】 【0021】 圖1是習知一種共模濾波器線圈的示意圖。 圖2是圖1之共模濾波器線圈的分解示意圖。 圖3是本發明一實施例之線圈元件的剖面示意圖。 圖4是圖3之局部元件的俯視示意圖。 圖5A至圖5C繪示本發明一實施例之線圈元件的製造流程示意圖。 圖6是本發明另一實施例之線圈元件的剖面示意圖。 圖7是本發明另一實施例之磁性基板、導電柱及電極的剖面示意圖。 圖8繪示本發明一實施例中導線架的俯視示意圖。

【0022】圖3是本發明一實施例之線圈元件的剖面示意圖，而圖4是圖3之局部元件的俯視示意圖，其中圖4省略了第二線圈圖案。請參照圖3與圖4，本實施例之線圈元件100可作為共模濾波器，但不以此為限。此線圈元件100包括絕緣材料110、複數個線圈圖案120、磁性包覆件130以及複數個導電柱140。 【0023】線圈圖案120疊置於絕緣材料110內，且被絕緣材料110包覆。本實施例之線圈圖案120例如包括第一線圈圖案120a與第二線圈圖案120b，但在其他實施例中線圈圖案120的數量可複數於兩個。第二線圈圖案120b配置於第一線圈圖案120a上，且與第一線圈圖案120a之間存有間距，且第一線圈圖案120a與第二線圈圖案120b被絕緣材料110隔絕。絕緣材料110例如呈環狀，其具有開孔112，而第一線圈圖案120a與第二線圈圖案120b圍繞此開孔112。此處所指的環狀可為圓形環、橢圓形環、方形環或其他多邊形環等，但本發明並不以此為限。 【0024】磁性包覆件130包覆絕緣材料110，且伸入開孔112內，以覆蓋絕緣材料110的表面。導電柱140配置於磁性包覆件130內，且被磁性包覆件130的底側131暴露。磁性包覆件130例如包括磁性基板132以及磁性蓋體134。磁性基板132具有相對的承載側133與底側，其中磁性基板132之底側為上述磁性包覆件130之底側131。上述之絕緣材料110配置於承載側133上，而磁性蓋體134覆蓋承載側133以及絕緣材料110。導電柱140配置於磁性基板132內，這些導電柱140例如為導電插塞（via plug）。導電柱140電性連接至對應的線圈圖案120。詳言之，一部分的導電柱140（如導電柱140a、140b）電性連接至第一線圈圖案120a，而另一部分的導電柱140（如導電柱140c、140d）電性連接至第二線圈圖案120b。此外，絕緣材料110例如是導磁率（μ）等於1之聚醯亞胺（polyimide）或環氧樹脂（Epoxy）等高分子材料，但不以此為限。 【0025】在本實施例中，線圈圖案120例如透過線圈元件100的複數條導線150而電性連接至對應的導電柱140。詳言之，第一線圈圖案120a的一端透過導線150a而電性連接至對應的導電柱140a，第一線圈圖案120a的另一端透過導線150b而電性連接至對應的導電柱140b。第二線圈圖案120b的一端透過導線150c而電性連接至對應的導電柱140c，第二線圈圖案120b的另一端透過導線150d而電性連接至對應的導電柱140d。 【0026】需說明的是，本實施例之每一線圈圖案120是由位在同一膜層的多個線段所構成的螺旋狀圖案。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。舉例來說，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導電柱，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導電柱。 【0027】此外，本實施例之導線150例如是嵌入磁性基板132內，且每一導線150之一個表面151與磁性基板132的承載側133位於同一參考平面。另外，本實施例之線圈元件100例如更包括複數個電極160，這些電極160配置於磁性包覆件130的底側131，且分別連接至導電柱140。舉例來說，電極160a電性連接至對應的導電柱140a，電極160b電性連接至對應的導電柱140b，而導電柱140c與導電柱140d亦分別電性連接至對應的電極（圖未示）。如此，線圈元件100的訊號傳輸可透過電極160、導電柱140以及導線150而與線圈圖案120連結。 【0028】本實施例之線圈元件100的製作方法可有多種方式。舉例來說，可利用漆包線預纏繞方式形成線圈圖案120，或利用軟性基板的薄膜製程形成線圈圖案120及絕緣材料110。此外，可利用射出成型（injection molding）或轉注成型（transfer molding）的製程，將磁性粉末混合高分子的混合物成型並固化，以形成完整包覆線圈圖案120的磁性基板132與磁性蓋體134，磁性包覆件130也可為一體成型的結構。在另一實施例中，可利用低溫共燒（low temperature co-fired ceramics, LTCC）製程，以多層堆疊的方式來形成磁性基板132、線圈圖案120、絕緣材料110以及磁性蓋體134。另外，可利用薄膜製程或微製造製程於預先形成的磁性基板132上製造線圈圖案120。 【0029】以下將配合圖式來舉例說明線圈元件100的其中一種製造流程，但本發明並不限定線圈元件100的製造流程。 【0030】圖5A至圖5C繪示本發明一實施例之線圈元件的製造流程示意圖。請先參照圖5A，本實施例之線圈元件的製造方法例如包括下列步驟。首先，形成具有貫孔135與容納槽136的磁性基板132。磁性基板132可藉由低溫共燒製程多層堆疊並燒結而成。此外，還可利用轉注成型或射出成型的方法來形成磁性基板132。磁性基板132的材料例如是由磁性粉末與非磁性材料混合而成，其中非磁性材料作為磁性粉末的結合劑。在一實施例中，磁性基板132是由磁性粉末與高分子材料混合成型並固化而成。相較於習知技術所使用的鐵氧體（ferrite）基板，磁性基板132具有更佳的韌性，如此可方便於後續的線圈圖案製程。另外，考量線圈元件的特性與製程成形性，磁性基板132中的磁性粉末的重量比例如是介於75％至95％之間，而磁性基板132的等效導磁率（effective permeability）例如是大於4。 【0031】接著，如圖5B所示，以電鑄的方式形成導電柱140及導線150，再以研磨的方式，如化學機械研磨（chemical mechanical polishing, CMP），對導電柱140及導線150進行研磨，使導電柱140及導線150不凸出於磁性基板132外。之後，藉由薄膜製程或印刷製程來形成電極160。 【0032】然後，如圖5C所示，進行薄膜製程，以在磁性基板132上形成線圈圖案120（如第一線圈圖案120a與第二線圈圖案120b）以及絕緣材料110。 【0033】之後，進行射出成型製程或轉注成型製程，將由磁性粉末與非磁性材料混合而成的材料覆蓋線圈圖案120及絕緣材料110，以形成與磁性基板132相連的磁性蓋體134（如圖3所示），進而形成封閉的磁性迴路。磁性蓋體134的材料組成比例可依線圈元件100的特性和所採取製程需求而調整。磁性蓋體134的磁性粉末與非磁性材料的組成或比例可與磁性基板132相同或不同，而磁性包覆件130的等效導磁率例如是大於4。 【0034】在本實施例之線圈元件100中，由於電極160是製作於磁性包覆件130的底側131，且可在形成線圈圖案120等後續製程之前就將電極160製作完成。因此，不會面臨隨線圈元件100的尺寸日益縮小，而導致電極製程更加困難的問題。相較於習知技術之側電極的製作方式，本實施例因將電極160設置於磁性包覆件130的底側131，因此能採用更有效率的製程來形成電極160，從而提升本實施例之線圈元件100的生產效率。 【0035】需注意的是，雖然上述實施例之磁性包覆件130包括磁性基板132及磁性蓋體134，但在另一實施例中，磁性包覆件130可為一體成型的結構。此外，雖然上述實施例之導線150是嵌入磁性基板132內，但在另一實施例中，如圖6所示，導線150可不嵌入磁性蓋體134內。另外，如圖7所示，在一實施例中，電極160可嵌入磁性包覆件的磁性基板132內，且每一電極160之一個表面161與磁性基板132的底側131位於同一參考平面。 【0036】在一實施例中，可利用導線架配合射出成型或轉注成型的製程，來形成圖7所繪示的結構。圖8繪示本發明一實施例中導線架的俯視示意圖。請參照圖7與圖8，導線架200區分為多個區塊（圖8僅繪示一個），每一區塊可用以製作一個線圈元件，且每一區塊具有複數個電極160。在每一電極160上可先形成對應的導電柱140，接著再以射出成型或轉注成型的製程形成磁性基板132。之後，再進行切割製程，以得到圖7所繪示的結構。 【0037】綜上所述，在本發明之線圈元件中，由於電性連接至線圈圖案的導電柱延伸至磁性包覆件之底側，所以用於電性連接至其他元件的電極可設置於磁性包覆件之底側。相較於習知技術之側電極的製程步驟，本發明的電極的製程步驟較有效率，所以有助於提升本發明之線圈元件的生產效率。 【0038】雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．共模濾波器線圈

3、10．．．磁性基板

4、5．．．線圈圖案

6a、6b、6c．．．絕緣材料

7．．．複合層

8．．．黏著層

11a、11b、11c、11d．．．側電極

12a、12b、12c、12d．．．導線

13a、13b、13c．．．貫孔

100．．．線圈元件

110．．．絕緣材料

112．．．開孔

120．．．線圈圖案

120a．．．第一線圈圖案

120b．．．第二線圈圖案

130．．．磁性包覆件

131．．．底側

132．．．磁性基板

133．．．承載側

134．．．磁性蓋體

135．．．貫孔

136．．．容納槽

140、140a、140b、140c、140d．．．導電柱

150、150a、150b、150c、150d．．．導線

151、161．．．表面

160、160a、160b．．．電極

200．．．導線架

100．．．線圈元件

110．．．絕緣材料

112．．．開孔

120．．．線圈圖案

120a．．．第一線圈圖案

120b．．．第二線圈圖案

130．．．磁性包覆件

131．．．底側

132．．．磁性基板

133．．．承載側

134．．．磁性蓋體

140、140a、140b．．．導電柱

150、150a、150b．．．導線

151．．．表面

160、160a、160b．．．電極

Claims (10)

1. 一磁性元件，包括：一磁性基板，具有一上表面與一下表面以及自該上表面延伸至該下表面的一複數個貫穿開口；一線圈元件，包覆於絕緣材料中，該線圈元件設置於該磁性基板以及該複數個貫穿開口的上方且具有一複數個端點；以及一複數個導體，分別設置於該複數個貫穿開口內且分別電性連接至該複數個端點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，其中，該複數個導體其中任一為一導電柱。
3. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，其中，該複數個導體其中任一為一導電插塞。
4. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，其中，該線圈元件包括一以漆包線纏繞而形成的線圈。
5. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，其中，該線圈元件包括一以軟性基板的薄膜工藝形成的線圈圖案。
6. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，還包括配置於該磁性基板的該下表面上且分別電性連接至該複數個導體的一複數個電極。
7. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，其中，該複數個導體其中任一的每一側面均被該磁性基板包圍。
8. 如申請專利範圍第6項所述的磁性元件，其中，該複數個電極與該磁性基板的該下表面位於同一參考平面。
9. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，還包括一設置於該磁性基板的該下表面上且電性連接至該複數個導體的導線架。
10. 如申請專利範圍第1項所述的磁性元件，還包括一磁性蓋體，該磁性蓋體覆蓋該線圈元件。