TWI609385B - 一多層電感器及其製造方法 - Google Patents
一多層電感器及其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI609385B TWI609385B TW106114999A TW106114999A TWI609385B TW I609385 B TWI609385 B TW I609385B TW 106114999 A TW106114999 A TW 106114999A TW 106114999 A TW106114999 A TW 106114999A TW I609385 B TWI609385 B TW I609385B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- magnetic
- conductive
- layer
- trench
- electrical component
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 180
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 76
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 40
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 32
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 179
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000009820 dry lamination Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/5227—Inductive arrangements or effects of, or between, wiring 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
- H01F27/24—Magnetic cores
-
- 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
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
-
- 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
-
- 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
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- 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
- H01F41/043—Printed circuit coils by thick film techniques
-
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
本發明係相關於一種電感器，尤其相關於由一層壓陶瓷製程製成的一種電感器。
近年來，例如可攜式裝置的電子產品已經變得越來越薄，而它們的功能不斷增加。因此，須要從可攜式裝置的一電池產生不同的電壓，使得不同的電壓可以施加到不同的組件，例如可攜式裝置中的一液晶螢幕或無線模組。多層層壓陶瓷技術可用於製造可用於DC-DC轉換器的一多層電感器，其設計目標包括一較高的飽和電流，一較低的直流電阻(DCR)和一較高的諧振頻率。
習知的層壓陶瓷製程可分為濕式和乾式。以多層電感器為例，可以透過電性連接形成在多個磁性層上的導電層來形成一螺旋線圈。
請參考第1A圖，其示出一包括設置在一聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET膜)101上之一磁性層102的一習知結構100的一剖面圖。
請參考第1B圖，其示出一導電層103設置在磁性層102上之一習知結構100的一剖面圖。
請參考第1C圖，其示出一習知結構200的一剖面圖，其中一粘合層104設置在磁性層102上，用於封裝一導電層103的導電圖案。
請參考第1D圖，其示出一習知結構的一剖面圖，其中第1C圖的複數個結構堆疊在一起。
請參考第2A圖，其示出一包括設置在一聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET膜)101上的一磁性層102之一習知結構100的一剖面圖。
請參考第2B圖，其示出一習知結構100的一剖面圖，其中一導電層103b設置在一磁性層102上。
請參考第2C圖，其示出一習知結構200b的一剖面圖，其中一粘合層104設置在磁性層102上，用於封裝導電層103b的導電圖案。
請參考第2D圖，其示出一習知結構的一剖面圖，其中第1C圖的複數個結構堆疊在一起。
請參考第2E圖，其示出一習知結構200b之一放大部分的一剖面圖，其中導電層103b設置在磁性層102上，且粘合層104設置在磁性層102上，用於封裝導電層103b的導電圖案。
為了獲得如第1D圖所示的電感器之一低直流電阻(DCR)，每個電路層的厚度需要儘可能厚以減小電感器的直流電阻(DCR)。然而，藉由這樣做，隨著堆疊層數的增加，導電層和陶瓷層之間的總厚度差也增加，因此不僅難以控制電感值，且容易引起多層電感器的結構變形 。
因此，本發明提出了一種更好方式設計多層電感器，以克服上述的問題。
本發明的一個目的是提供一種減小其整體厚度的多層層壓電感器。
本發明的一個目的是提供一種具有高飽和電流(High Saturation Current)和低直流電阻(DCR)的多層層壓電感器。
本發明一實施例提供一種多層電氣部件，其中所述多層電氣部件包含：彼此堆疊的複數個磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，且其中對於每一個磁性層，一溝槽形成在磁性層中，溝槽的下表面位於比磁性層的下表面更高的位置； 與第一材料不同的一第二材料設置在磁性層中的溝槽中； 以及包含至少一個導電圖案的一導電層，其中所述至少一個導電圖案的至少一部分設置在所述第二材料上，用於形成所述電氣部件的一導電元件。
本發明一實施例提供一種多層電感器，其中所述多層電感器包含：彼此堆疊的複數個磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，並且其中對於每一個磁性層，一溝槽形成在磁性層中，溝槽的下表面位於比磁性層的下表面更高的位置； 一第二材料設置在磁性層中的溝槽中；且一導電層設置在第二材料上，其中第二材料與第一磁性材料不同並具有比第一磁性材料一更低的導磁率，其中導電層電性連接以形成一線圈。
在一實施例中，第二材料由一介電係數低於第一材料的介電材料製成。
在一實施例中，第二材料由一介電係數在4至8的範圍內之介電材料製成。
在一實施例中，第二材料由導電和粘合材料製成。
在一實施例中，導電層由導電和粘合材料製成。
在一實施例中，導電層由第二材料製成，其中導電層延伸到至溝槽中。
在一實施例中，每個導電層由第二材料製成，其中導電層延伸到至溝槽中，且其中由第一材料製成的兩個相鄰的磁性層通過一壓制製程彼此接觸。
在一實施例中，第二材料由介電材料製成，且第一磁性材料和介電材料之間的界面361起作用以形成一屏蔽層，用於阻擋由線圈的電流環(Current Loop)產生的磁通量，以便增加電感器的飽和電流並獲得一較高的電感器諧振頻率。
在一實施例中，第一磁性材料是藉由混合鐵氧體粉末和有機載體製成的。
在一實施例中，第一磁性材料是藉由混合金屬合金粉末和有機載體製成的。
在一實施例中，第二材料由玻璃橡膠製成。
在一實施例中，導電層由導電和粘合材料製成，其中導電和粘合材料包含銅或銀。
在一實施例中，每一個磁性層上的導電層包含設置在一相應介電層上的一螺旋線圈圖案，其中每一個磁性層上的螺旋線圈的寬度大於溝槽的寬度。
在一實施例中，每一個磁性層上的導電層包含設置在一相應介電層上的一螺旋線圈圖案，其中每一個磁性層上的螺旋線圈的寬度等於溝槽的寬度
在一實施例中，第二材料由介電材料製成，其中包含磁性與粘合材料的一第三材料被填充到每個導電層的未圖案化區域中。
在一實施例中，複數個磁性層透過一乾式層壓陶瓷製程彼此堆疊。
在一實施例中，複數個磁性層透過一濕式層壓陶瓷製程彼此堆疊。
本發明一實施例提供一種多層電感器，其中所述多層電感器包含：彼此堆疊的複數個磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，且其中對於每一個磁性層，一溝槽形成在磁性層中，溝槽的下表面位於比磁性層的下表面更高的位置； 一介電材料設置在磁性層中的溝槽中；且一導電層設置在介電材料上，其中介電材料與第一磁性材料不同並具有比第一磁性材料一更低的導磁率，其中導電層電性連接以形成一線圈。
本發明的一實施例提供一種多層電感器，其中所述多層電感器包括：彼此堆疊的複數個磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，且其中對於每一個磁性層，一溝槽形成在磁性層中，溝槽的下表面位於比磁性層的下表面更高的位置，其中一導電層設置在磁性層上並延伸到至溝槽中，其中導電層電性連接以形成一線圈。
本發明的一實施例提供一種形成一電感元件的方法，該方法包含：分別形成複數個磁性層，其中對於每一個磁性層，在磁性層的上表面上形成一溝槽， 所述溝槽的下表面位於比所述磁性層的下表面更高的位置，其中一介電層設置在所述磁性層上，其中一導電層設置在所述介電層上， 並將複數個磁性層堆疊在一起，其中導電層電性連接以形成一線圈。
本發明一實施例提供一種形成一電感器的方法，包含：在一第一磁性層的上表面上形成一第一溝槽，所述第一溝槽的下表面位於比所述第一磁性層的下表面更高的位置； 在所述第一磁性層上的所述第一溝槽中形成一第一介電層； 在所述第一介電層上形成一第一導電層； 在所述第一磁性層上形成一第二磁性層； 在所述第二磁性層的上表面上形成一第二溝槽，所述第二溝槽的下表面位於比所述第二磁性層的下表面更高的位置； 在所述第二磁性層上的所述第二溝槽中形成一第二介電層；在所述第二介電層上形成一第二導電層； 並電性連接導電層以形成一線圈。
對於本領域技術人員來說，在隨附圖式的以下段落中描述了針對實現本發明的詳細技術和以上較佳實施例，以便很好地理解所要求保護的發明的特徵。
以下對本發明進行詳細說明。 所描述的較佳實施例是為了說明和描述的目的而呈現的，並且它們並不旨在限制本發明的範圍。
以下實施例揭露了一種多層電感器，其中所述多層電感器包含：彼此堆疊的複數個磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，且其中對於每一個磁性層，一溝槽形成在磁性層中，所述溝槽的下表面位於比所述磁性層的下表面更高的位置； 一第二材料設置在磁性層中的溝槽中； 且一導電層設置在第二材料上，其中第二材料與第一磁性材料不同並且具有比第一磁性材料一更低的導磁率，其中導電層電性連接以形成一線圈。
在一實施例中，第二材料由具有一低介電係數的介電材料製成，其中第一磁性材料和介電材料之間的界面361起作用以形成一屏蔽層，用於阻擋由線圈電流迴路產生的磁通量，以增加電感器的飽和電流並獲得一較高的電感器諧振頻率。
第一實施例
本實施例揭露了一種基於一乾式或濕式層壓陶瓷製程，製造具有一低直流電阻(DCR)和一高飽和電流的多層電感器之方法。
請參考第3A圖，其示出包括設置在一載體311上的一磁性層312之一結構301的一剖面圖，其中磁性層312可由鐵氧體粉末和有機材料製成，或者第一磁性材料可由金屬合金粉末和有機載體製成，但不限於此，載體311可由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚酯薄膜(Mylar)製成，但不限於此。在一實施例中，磁性層312由包含例如鐵或鐵基氧化物的磁性粉末的一磁性材料製成，其可進一步包括鐵氧磁體(NiCuZn)、鎳鋅(NiZn)或錳鋅(MnZn)，但不限於此，其中磁性粉末的導磁率範圍在150-600。在一實施例中，磁性層312由包含例如FeCrSi或FeAlSi的金屬合金粉末的一磁性材料製成，但不限於此，其中磁性粉末的導磁率範圍在30-50。
請參考第3B圖，示出了包括設置在載體311上的磁性層312的一結構302之一剖面圖，其中一溝槽315形成在磁性層312中。在一實施例中，溝槽315可為一螺旋形狀，用於在其上形成一線圈圖案。 請注意，溝槽315不會穿透整個磁性層。 也就是說，溝槽315下表面位於比所述磁性層的下表面更高的位置。 溝槽315可以藉由物理或化學蝕刻，例如閘刀切除、鑽孔、熱熔雷射、紫外線雷射等來產生，但不限於此。 在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層厚度的一半。
在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層的厚度的2/3。 在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層的厚度的3/4。
請參考第3C圖，其示出包括設置在載體311上的磁性層312之一結構303的一剖面圖，其中溝槽315形成在磁性層中，其中一電介質材料316設置在溝槽315中。在一實施例中，介電材料316透過網板印刷設置在溝槽315中。 在一實施例中，介電材料316具有比形成磁性層312的材料一更低的介電係數和更低的導磁率。在一實施例中，介電材料316是具有低介電係數和低導磁率的一玻璃橡膠。
在一實施例中，介電材料316具有一介電係數在4至8的範圍內。在一實施例中，介電材料316具有一介電係數在5至7的範圍內。在一實施例中，介電材料 316具有6至7的一介電係數。在一實施例中，導電層313可具有一寬度，大於或等於設置在溝槽315中介電材料316的寬度。
請參考第3D圖，其示出了包括設置在載體311上的磁性層312的之一結構304的一剖面圖，其中溝槽315形成在磁性層中，一介電材料316設置在溝槽315中，一導電層313設置在介電材料316上，其中介電材料316不同於製造磁性層312的磁性材料並具有比所述磁性材料一更低的導磁率，介電材料316上的導電層313設置在磁性層的溝槽315中，其中一材料314被填充到每個導電層的未圖案化區域中，用於封裝導電層313的導電圖案。在一實施例中，材料314可為一磁性與粘合材料，其具有比形成磁性層312的材料一更低的介電係數和一更低的導磁率，其中磁性材料可為Cu-Zn-Fe氧化物、摻雜有Si或B的Al2O3或MgO；或者材料314可為與粘合材料混合的一玻璃陶瓷，其中玻璃陶瓷具有比形成磁性層312的材料一更低的介電係數和一更低的導磁率。本實施例不限於上述材料。
請參考第 3E圖，其示出一結構305之一剖面圖，顯示複數個堆疊的第3D圖的結構304。 在一實施例中，設置在複數個磁性層312上的導電層313電性連接以形成例如一線圈的一導電元件。
上述描述在多層電感器燒結之前進行，其中每一個磁性層也可稱為一磁性生胚。當多層電感器處於一燒結過程時，燒結過程可在一空氣或一氮/氫氣氛中進行。燒結過程包括去除磁性生胚中的有機粘合劑的一步驟，由此可實現磁性生胚的緻密化。在燒結過程中，磁性層的磁性材料和設置在溝槽中的介電材料之間的界面處的材料起作用，以形成一屏蔽層，用於阻擋由線圈的電流環產生的磁通量，從而增加電感器的飽和電流並獲得較高的電感器諧振頻率。請注意，即使在燒結之後，磁性層也可與溝槽和導電層一起被界定，因為每個導電層具有一相應的磁性層，其中導電層設置在生成於相應磁性層中的一溝槽上，且所述溝槽被填充一介電質或導電材料。
在一實施例中，第二材料由導電和粘合材料製成，其中溝槽中的導電和粘合材料形成一屏蔽層，用於阻擋由線圈的電流環產生的磁通量，以便增加電感器的飽和電流並獲得較高的電感器諧振頻率。 另外，透過在溝槽中配置導電和粘合材料可減小多層電感器的厚度和直流電阻(DCR)。
多層電感器的自諧振頻率(SRF)可由下列公式表示：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td width="221" height="23"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="146" he="47" file="02_image001.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>多層電感器的兩個相鄰的導電層之間的寄生電容可由下列公式表示：
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td width="261" height="16"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="76" he="57" file="02_image003.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>本發明此實施例可減小多層電感器兩個相鄰的導電層之間的寄生電容，因為設置在溝槽中的介電材料具有比形成磁性層312的材料一更低的介電係數，根據上述SRF公式，從而增加了多層電感器的自諧振頻率(SRF)。
第二實施例
本實施例揭露了一種基於一乾式或濕式層壓陶瓷製程，製造具有一低直流電阻(DCR)和一高飽和電流的一多層電感器之方法。
請參考第4A圖，其示出包括設置在一載體411上的一磁性層412的一結構401之一剖面圖，其中磁性層412可由鐵氧體粉末和有機材料製成，或者第一磁性材料可由金屬合金粉末和有機載體製成，但不限於此。載體411可由具有粘合劑材料或聚酯薄膜(Mylar)的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製成，但不限於此。在一實施例中，磁性層312由包含例如鐵或鐵基氧化物的磁性粉末的一磁性材料製成，其可以進一步包括鐵氧磁體(NiCuZn)、鎳鋅(NiZn)或錳鋅(MnZn)，但不限於此，磁性粉末導磁率在150〜600的範圍內。在一實施例中，磁性層312由包含例如FeCrSi或FeAlSi的金屬合金粉末的一磁性材料製成，但不限於此，其中磁性粉末的導磁率在30-50的範圍內。在一實施例中，磁性層312由包含例如Cu-Zn-Fe氧化物的磁性粉末的一磁性材料製成，但不限於此，磁性粉末的導磁率在3-20的範圍內。
請參考第4B 圖，其示出包括設置在載體411上的磁性層412之一結構402的一剖面圖，其中一溝槽415形成在磁性層412中。在一實施例中，溝槽415可為一螺旋形狀，用於在其上形成一線圈圖案。 請注意，溝槽415不穿透整個磁性層，即溝槽415的下表面位於比磁性層的下表面更高的位置。 在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層厚度的一半。 在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層厚度的2/3。 在一實施例中，溝槽的深度等於或大於磁性層的厚度的3/4。
請參考第4C圖，其示出包括設置在載體411上的磁性層412之一結構402的一剖面圖，其中溝槽415形成在磁性層中，其中一導電和粘合材料413設置在溝槽415中。在一實施例中，導電和粘合材料413透過網板印刷設置在溝槽415中。 在一實施例中，導電和粘合材料413是具有低介電係數和低導磁率的一磁性橡膠。 在一實施例中，導電和粘合材料413是具有低介電係數和低導磁率的一玻璃橡膠。
請參考第4D圖，其示出一結構404之一剖面圖，顯示第4C圖的複數個堆疊結構403。 在一實施例中，設置在磁性層的溝槽415中的導電和粘合材料413電性連接以形成例如一線圈的一導電元件。 在一實施例中，導電和粘合材料413可具有一寬度，大於或等於溝槽415的寬度。
請參考第4E圖，其示出一結構405之一剖面圖，顯示設置在磁性層的溝槽415中的導電和粘合材料413與上磁性層接觸，在所有磁性層經由一壓制製程處理堆疊在一起之後。 也就是說，導電和粘合材料413在磁性層上形成一導電層並延伸到至溝槽中，其中磁性層上的導電和粘合材料413被形成複數個磁性層的第一磁性材料完全包圍。 藉由這樣做，不需要這樣的一粘合層104，用於將導電圖案封裝在導電層103b上，如第2E圖所示。 此外，由於導電層延伸到至溝槽中，可使多層電感器變薄，同時仍然保持多層電感器的導電圖案或線圈的厚度。
第5A圖示出一習知多層電感器的磁通量分佈的一測試結果。第5B圖示出根據本發明一實施例之一多層電感器的磁通量分佈的一測試結果。如第5A圖所示，習知多層電感器的磁通量分佈與如第5B圖所示，根據本發明一實施例的多層電感器的磁通量分佈相比，容易飽和，因為在根據本發明一實施例的多層電感器中，設佈置的介電介材料或導電材料可設置在每一個磁性層的溝槽中，從而形成用於阻擋由線圈電流環產生的磁通量的一屏蔽層，以增加多層電感器的飽和電流。
第6圖示出根據本發明一實施例之一多層電感器600的一外觀，其中一多層電感器600被封裝在一模製體610中，其中一電極620用於與一外部電路連接。
總而言之，藉由在每一個磁性層上形成一溝槽，本發明可減小多層電感器的總體厚度。 此外，設置在每一個磁性層的溝槽中的介電材料或導電和粘合材料可以形成用於阻擋由線圈的電流環產生的磁通量的一屏蔽層，以增加多層電感器的飽和電流及獲得一較高的電感諧振頻率。 此外，藉由將導電和粘合材料設置在每一個磁性層的溝槽中，可減小整體厚度以及多層電感器的直流電阻(DCR)。 請注意，本發明可應用於一電感器以及其他電氣部件。
上述揭露內容涉及其詳細的技術內容和其發明特徵。 基於所描述的本發明的揭露和建議，本領域技術人員可以進行各種修改和替換，而不脫離其特徵。 然而，雖然在上述描述中沒有完全公開這樣的修改和替換，但是它們已經在所附的權利要求中基本上被涵蓋。
100 習知結構 101 聚對苯二甲酸乙二酯膜 102 磁性層 103 導電層 103b 導電層 104 粘合層 200 習知結構 200b 習知結構 301 結構 302 結構 303 結構 304 結構 305 堆疊結構 311 載體 312 磁性層 313 導電層 314 材料 315 溝槽 316 介電材料 361 界面 401 結構 402 結構 403 堆疊結構 404 結構 405 結構 411 載體 412 磁性層 413 導電和粘合材料 415 溝槽 600 多層電感器 610 模製體 620 電極
透過參考以下詳細描述及結合附圖，本發明的上述方面和許多附帶優點將變得更容易理解，其中：
第1A-1D圖示出一多層電感器之一習知結構的剖面圖。
第2A-2E圖示出一多層電感器之另一習知結構的剖面圖。
第3A-3E圖示出根據本發明一實施例之一多層電感器結構的剖面圖。
第4A-4E圖示出根據本發明一實施例之另一多層電感器結構的剖面圖。
第5A圖示出一習知多層電感器的磁通量分佈圖。
第5B圖示出根據本發明一實施例之一多層電感器的磁通量分佈圖。
第6圖示出根據本發明一實施例之一多層電感器的外觀。
305 堆疊結構 312 磁性層 313 導電層 314 材料 316 介電材料 361 界面
Claims (20)
- 一種多層電氣部件，包含：複數個彼此層疊的磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，其中，針對所述複數個彼此層疊的磁性層中的每一個磁性層：一溝槽形成在所述磁性層，所述溝槽的下表面位於所述磁性層的下表面的上方，其中一第二材料設置在所述溝槽中，其中所述第一磁性材料不同於所述第二材料，且所述第一磁性材料的導磁率高於所述第二磁性材料的導磁率；以及一導電層，設置在所述磁性層上且包含至少一個導電圖案，其中所述至少一個導電圖案的至少一部分設置在所述第二材料上，用於形成所述電氣部件的一導電元件。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中，所述電氣部件為一電感器。
- 如請求項2所述之電氣部件，其中，所述溝槽具有一螺旋形狀，以及所述導電元件為一螺旋線圈。
- 如請求項2所述之電氣部件，其中所述第二材料由介電材料製成。
- 如請求項2所述之電氣部件，其中所述第二材料由導電材料製成。
- 如請求項2所述之電氣部件，其中所述第二材料為一導電材料，其中所述導電材料設置在所述磁性層的一上表面上並延伸到至所述溝槽中。
- 如請求項2所述之電氣部件，其中所述第二材料為一導電材料，其中所述導電材料在所述磁性層上形成所述導電層並延伸到至所述溝槽中，其 中所述磁性層上的所述導電材料被形成所述複數個磁性層的所述第一磁性材料完全包圍。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中所述第一磁性材料包含鐵磁性粉末，其中所述磁性粉末的導磁率在150~600的範圍內。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中所述第一磁性材料包含磁性粉末，其中所述磁性粉末的導磁率在3-20的範圍內。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中所述第一磁性材料包含金屬合金磁性粉末，其中所述磁性粉末的導磁率在20-50的範圍內。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中所述第二材料由具有粘合材料的玻璃製成。
- 如請求項4所述之電氣部件，其中所述磁性層上的所述導電層包含設置在一相應溝槽上的一螺旋線圈圖案，其中所述螺旋線圈圖案的最大寬度大於所述溝槽的寬度。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中每一個磁性層上的導電層包含設置在一相應溝槽上的一螺旋線圈圖案，其中螺旋線圈圖案的最大寬度等於溝槽的寬度。
- 如請求項1所述之電氣部件，其中所述第二材料由介電與粘合材料製成，其中包含磁性與粘合材料的一第三材料被填充到所述導電層的一未被圖案化的區域中，用以包覆所述導電層。
- 如請求項1所述之電氣部件，所述複數個磁性層透過一乾式陶瓷製程來製成。
- 如請求項1所述之電氣部件，所述複數個磁性層透過一濕式陶瓷製程來製成。
- 一種多層電感器，包含：複數個彼此層疊的磁性層，其中每一個磁性層由一第一磁性材料製成，其中，針對所述複數個彼此層疊的磁性層中的每一個磁性層：一溝槽形成在所述磁性層中，所述溝槽的下表面位於所述磁性層的下表面的上方，其中一第二材料設置在所述磁性層的溝槽中，其中所述第一磁性材料不同於所述第二材料，且所述第一磁性材料的導磁率高於所述第二磁性材料的導磁率；以及一導電層，設置在所述磁性層上且包含至少一個導電圖案，其中所述至少一個導電圖案的至少一部分設置在所述第二材料上；以及其中所述複數個導電層電性連接以形成一線圈。
- 如請求項17所述之電感器，其中所述第二材料由介電材料製成。
- 如請求項17所述之電感器，其中所述第二材料由導電材料製成。
- 如請求項17所述之電感器，其中所述第二材料為一導電材料，其中所述導電材料設置在所述磁性層的一上表面上並延伸到至所述溝槽中以形成所述導電層，其中所述導電材料被形成所述複數個磁性層的所述第一磁性材料完全包圍。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662331991P | 2016-05-05 | 2016-05-05 | |
| US201662404223P | 2016-10-05 | 2016-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201740398A TW201740398A (zh) | 2017-11-16 |
| TWI609385B true TWI609385B (zh) | 2017-12-21 |
Family
ID=60243641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106114999A TWI609385B (zh) | 2016-05-05 | 2017-05-05 | 一多層電感器及其製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10529661B2 (zh) |
| CN (1) | CN107437457B (zh) |
| TW (1) | TWI609385B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI681417B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-01-01 | 乾坤科技股份有限公司 | 磁性裝置及其製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101973439B1 (ko) * | 2017-09-05 | 2019-04-29 | 삼성전기주식회사 | 코일 부품 |
| CN110381715B (zh) * | 2018-04-13 | 2022-05-06 | 乾坤科技股份有限公司 | 屏蔽磁性装置 |
| JP7131626B2 (ja) * | 2018-10-25 | 2022-09-06 | 株式会社村田製作所 | 電子部品モジュール及び電子部品モジュールの製造方法 |
| US11595013B2 (en) * | 2018-12-20 | 2023-02-28 | KYOCERA AVX Components Corporation | Multilayer electronic device including a high precision inductor |
| CN114334333A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-12 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种电磁元件与电子设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW554354B (en) * | 2001-06-27 | 2003-09-21 | Murata Manufacturing Co | Multilayer inductor |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191408A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | コイル導電体とその製造方法およびこれを用いた電子部品 |
| KR20130017598A (ko) * | 2011-08-11 | 2013-02-20 | 삼성전기주식회사 | 코일 부품 및 그 제조 방법 |
| JP6215518B2 (ja) * | 2011-08-26 | 2017-10-18 | ローム株式会社 | 磁性金属基板およびインダクタンス素子 |
| JP5962754B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-08-03 | 株式会社村田製作所 | 電子部品 |
| KR20140081355A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-01 | 삼성전기주식회사 | 무선 충전 부품용 전자기 유도 모듈 및 이의 제조방법 |
| KR101548862B1 (ko) * | 2014-03-10 | 2015-08-31 | 삼성전기주식회사 | 칩형 코일 부품 및 그 제조 방법 |
| JP2016015370A (ja) * | 2014-07-01 | 2016-01-28 | Fdk株式会社 | 積層チップインダクタの製造方法、磁性体ペーストおよび金属ペースト |
| KR101662209B1 (ko) * | 2014-09-11 | 2016-10-06 | 주식회사 모다이노칩 | 파워 인덕터 및 그 제조 방법 |
| JP6252425B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2017-12-27 | 株式会社村田製作所 | 電子部品 |
| KR20160084716A (ko) * | 2015-01-06 | 2016-07-14 | 삼성전기주식회사 | 코일 부품 이의 제조방법 |
-
2017
- 2017-05-03 US US15/585,168 patent/US10529661B2/en active Active
- 2017-05-05 CN CN201710313258.0A patent/CN107437457B/zh active Active
- 2017-05-05 TW TW106114999A patent/TWI609385B/zh active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW554354B (en) * | 2001-06-27 | 2003-09-21 | Murata Manufacturing Co | Multilayer inductor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI681417B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-01-01 | 乾坤科技股份有限公司 | 磁性裝置及其製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170323851A1 (en) | 2017-11-09 |
| US10529661B2 (en) | 2020-01-07 |
| CN107437457A (zh) | 2017-12-05 |
| CN107437457B (zh) | 2019-05-24 |
| TW201740398A (zh) | 2017-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI609385B (zh) | 一多層電感器及其製造方法 | |
| KR100479625B1 (ko) | 칩타입 파워인덕터 및 그 제조방법 | |
| JP4971432B2 (ja) | 誘導素子及び誘導素子を製造するための方法 | |
| US7417523B2 (en) | Ultra-thin flexible inductor | |
| US9767950B2 (en) | Multilayer electronic component | |
| CN106373709B (zh) | 模块基板 | |
| CN102446916A (zh) | 具有磁芯电感器的集成电路及其制造方法 | |
| JP6460328B2 (ja) | Ｌｃ複合部品 | |
| US11810707B2 (en) | Coil component | |
| KR20070032259A (ko) | 인덕터 및 인덕터 제조 방법 | |
| US9041506B2 (en) | Multilayer inductor and method of manufacturing the same | |
| US9653203B2 (en) | Multilayer inductor | |
| JP6344540B2 (ja) | 電力変換モジュール | |
| US20130069757A1 (en) | Multilayered inductor and method of manufacturing the same | |
| KR20160134633A (ko) | 권선형 인덕터 및 그 제조 방법 | |
| KR20150105786A (ko) | 적층형 전자부품 및 그 제조방법 | |
| KR100596502B1 (ko) | 적층형 칩 타이프 파워 인덕터 및 그 제조 방법 | |
| KR102100348B1 (ko) | 파워 인덕터 및 그 제조방법 | |
| CN109215967B (zh) | 电磁扩增器 | |
| JPWO2019130912A1 (ja) | セラミック積層体 |