TWI645427B - 功率電感器 - Google Patents
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Abstract
提供一種功率電感器。所述功率電感器包括:本體,包含金屬粉末及絕緣材料;至少一個基底,設置於所述本體中;至少一個線圈圖案,設置於所述基底的至少一個表面上;以及外部電極,設置於所述本體的至少兩個側表面中的每一者上。所述外部電極的至少一部分是由與所述線圈圖案相同的材料製成。
Description
本發明是有關於一種功率電感器,且更具體而言,是有關於一種能夠防止與周邊裝置發生短路的功率電感器及其製造方法。
功率電感器主要設置於可攜式裝置內的功率電路(例如,DC-DC轉換器)中。由於功率電路以高頻進行交換且為微型化的,因此正越來越多地使用功率電感器來代替現有的導線纏繞扼流線圈。此外,由於可攜式裝置的大小減小且被多功能化,因此功率電感器正以微型化、高電流、低電阻等方式發展。
根據先前技術的功率電感器被製造成由具有低介電常數的介電質製成的多個鐵氧體或多個陶瓷片材被疊層的形狀。此處,陶瓷片材中的每一者上形成有線圈圖案,且因此,形成於所述陶瓷片材中的每一者上的所述線圈圖案經由導電通路連接至所述陶瓷片材,且所述線圈圖案在所述片材被疊層的垂直方向上彼此重疊。此外,在先前技術中,一般而言可利用由鎳(Ni)、鋅(Zn)、銅(Cu)及鐵(Fe)此四個元素系統構成的磁性材料製造所述陶瓷片材被疊層的本體。
然而,相較於金屬材料的飽和磁化值(saturation magnetization value)而言,磁性材料具有相對低的飽和磁化值,且因此,所述磁性材料可能無法達成最近的可攜式裝置所需的高電流性質。如此一來,由於構成功率電感器的本體是利用金屬粉末而製造,因此相較於利用磁性材料而製造的本體,功率電感器的飽和磁化值可相對地增大。然而,若本體是利用金屬而製造,則高頻波的渦流損耗(eddy current loss)及磁滯損耗(hysteresis loss)可能會增大進而導致材料的嚴重損壞。
為降低材料的損耗,可應用金屬粉末藉由聚合物而彼此絕緣的結構。亦即,金屬粉末與聚合物彼此混合的片材被疊層以製造功率電感器的本體。此外,上面形成有線圈圖案的預定基底設置於本體內部,且與所述線圈圖案連接的外部電極形成於所述本體外部。亦即,線圈圖案形成於預定基底上,且多個片材在線圈圖案的上側及下側上被疊層且被壓縮以製造功率電感器,且接著,外部電極形成於本體外部以製造所述功率電感器。
在功率電感器中,形成於本體的底表面上的外部電極安裝於印刷電路板(printed circuit board,PCB)上。此處,功率電感器相鄰於電力管理積體電路(power management IC,PMIC)而安裝。電力管理積體電路具有近似1毫米(mm)的厚度,且此外,功率電感器可具有相同的厚度。電力管理積體電路可能產生影響周邊電路或裝置的高頻雜訊。因此,可以由例如不銹鋼等金屬材料製成的屏蔽罩(shield can)覆蓋電力管理積體電路及功率電感
器。然而,由於功率電感器的外部電極延伸至底表面及頂表面,因此位於所述功率電感器的頂表面上的所述外部電極可能與屏蔽罩發生短路。
功率電感器的外部電極是藉由塗覆導電膏體而形成。亦即,可將金屬膏體塗覆至本體的兩個側表面以便連接至線圈圖案並由此形成外部電極。此外,可進一步在金屬膏體上形成鍍覆層以形成外部電極。然而,使用金屬膏體而形成的外部電極可能因其弱的耦合力而與本體分離。亦即,張力(tensile force)可能作用於在電子裝置上安裝的功率電感器。因此,在上面藉由使用金屬膏體而形成有外部電極的功率電感器中,外部電極可能因弱的抗張強度(tensile strength)而與本體分離。
韓國專利公開案第2007-0032259號
本發明亦提供一種能夠防止外部電極發生短路的功率電感器。
本發明亦提供一種能夠防止暴露出外部電極以防止所述外部電極與屏蔽罩發生短路的功率電感器。
本發明亦提供一種能夠提高抗張強度的功率電感器。
根據示例性實施例,一種功率電感器包括:本體,包含金屬粉末及絕緣材料;至少一個基底,設置於所述本體中;至少
一個線圈圖案,設置於所述基底的至少一個表面上;以及外部電極,設置於所述本體的至少兩個側表面中的每一者上,其中所述外部電極的至少一部分包含與所述線圈圖案相同的材料。
所述線圈圖案及所述外部電極中的每一者可包含銅。
所述線圈圖案可藉由鍍覆製程而形成於所述基底上,且所述外部電極的與至少所述線圈圖案接觸的區域可藉由所述鍍覆製程而形成。
所述外部電極可包括與所述線圈圖案接觸的第一層及由與所述第一層的材料不同的材料製成的至少一個第二層。
所述金屬粉末可包含至少一種或多種材料,所述至少一種或多種材料具有至少兩種或更多種尺寸。
設置於所述基底的一個表面上的所述線圈圖案與設置於所述基底的另一表面上的所述線圈圖案可具有相同的高度,所述相同的高度較所述基底的厚度大2.5倍。
所述功率電感器可更包括設置於所述線圈圖案與所述本體之間且由聚對二甲苯製成的內部絕緣層。
所述功率電感器可更包括設置於所述本體的至少一個表面上的表面絕緣層。
所述表面絕緣層可設置於所述本體的上面不設置所述外部電極的至少一個表面上。
所述功率電感器可更包括位於所述本體的一個表面上的頂蓋絕緣層。
所述頂蓋絕緣層可設置於所述本體的與設置有所述表面絕緣層的所述表面面對的一個表面上,以防止暴露出設置於所述一個表面上的延伸的所述外部電極。
所述頂蓋絕緣層的厚度可大於或等於所述表面絕緣層的厚度。
100‧‧‧本體
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h‧‧‧片材
110‧‧‧金屬粉末
120‧‧‧絕緣材料
130‧‧‧導熱填料
200、200a、200b、200c‧‧‧基底
210、210a、210b、210c‧‧‧導電通路
220、220a、220b、220c‧‧‧通孔
300、310、320、330、340、350、360‧‧‧線圈圖案
300a‧‧‧第一鍍覆層
300b‧‧‧第二鍍覆層
400、410、420、430、440、450、460‧‧‧外部電極
411、421‧‧‧第一層
412、422‧‧‧第二層
500‧‧‧內部絕緣層
510‧‧‧表面絕緣層
550‧‧‧頂蓋絕緣層
600‧‧‧磁性層
610‧‧‧第一磁性層
620‧‧‧第二磁性層
630‧‧‧第三磁性層
640‧‧‧第四磁性層
700、710、720‧‧‧連接電極
A-A’、B-B’‧‧‧線
a、b、c、d‧‧‧寬度
h‧‧‧高度
X、Y、Z‧‧‧方向
結合附圖閱讀以下說明,可更詳細地理解示例性實施例,在附圖中:
圖1是根據示例性實施例的功率電感器的組合立體圖。
圖2及圖3是根據示例性實施例的經修改實例的沿圖1所示的線A-A’截取的剖視圖。
圖4及圖5是根據示例性實施例的功率電感器的分解立體圖及局部平面圖。
圖6及圖7是說明根據示例性實施例的功率電感器內的線圈圖案的剖視圖。
圖8及圖9是依絕緣層的材料而定的功率電感器的橫截面照片。
圖10是根據示例性實施例的功率電感器的側視圖。
圖11是說明根據先前技術及示例性實施例的功率電感器的抗張強度的曲線圖。
圖12是根據示例性實施例的功率電感器在抗張強度測試之後的橫截面照片。
圖13及圖14是根據本發明另一示例性實施例的功率電感器的剖視圖。
圖15是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
圖16及圖17是沿圖15所示的線A-A’及線B-B’分別截取的剖視圖。
圖18及圖19是根據又一示例性實施例的沿圖15所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。
圖20是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
圖21及圖22是沿圖20所示的線A-A’及線B-B’分別截取的剖視圖。
圖23是圖20的內部平面圖。
圖24是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
圖25及圖26是沿圖24所示的線A-A’及線B-B’分別截取的剖視圖。
圖27至圖29是用於依序闡釋製造根據示例性實施例的功率電感器的方法的剖視圖。
在下文中,將參照附圖來詳細闡述具體實施例。然而,本發明可實施為不同形式,而不應被視為僅限於本文所述的實施例。確切而言,提供該些實施例是為了使此揭露內容將透徹及完整,並將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範圍。
圖1是根據示例性實施例的功率電感器的組合立體圖,
且圖2及圖3是根據示例性實施例的經修改實例的沿圖1所示的線A-A’截取的剖視圖。圖4是根據示例性實施例的功率電感器的分解立體圖,圖5是基底及線圈圖案的平面圖,且圖6及圖7是說明根據示例性實施例的功率電感器內的線圈圖案的剖視圖。圖8及圖9是依絕緣層的材料而定的功率電感器的橫截面照片,且圖10是所述功率電感器的側視圖。
參照圖1至圖10,根據示例性實施例的功率電感器可包括:本體100(片材100a及片材100b);基底200,設置於本體100中;線圈圖案300(線圈圖案310及線圈圖案320)設置於基底200的至少一個表面上;以及外部電極400(外部電極410及外部電極420)設置於本體100外部。此外,功率電感器可更包括以下中的至少一者:內部絕緣層500,設置於線圈圖案300(線圈圖案310及線圈圖案320)與本體100之間;表面絕緣層510,設置於本體100的上面不設置外部電極400的表面上;以及頂蓋絕緣層550,設置於本體的至少頂表面上。
1.本體
本體100可具有六面體形狀。當然,本體100可具有除六面體形狀以外的多面體形狀。本體100可包含如圖2中所說明的金屬粉末110及絕緣材料120且可更包含如圖3中所說明的導熱填料130。
金屬粉末110可具有1微米(μm)至100微米的平均粒徑(particle diameter)。此外,可使用一種具有相同粒徑的粉末或
至少兩種粉末來作為金屬粉末110,或者可使用一種具有多種粒徑的粉末或至少兩種粉末來作為金屬粉末110。舉例而言,可將具有20微米至100微米的平均粒徑的第一金屬粉末、具有2微米至20微米的平均粒徑的第二金屬粉末、及具有1微米至10微米的平均粒徑的第三金屬粉末彼此混合來用作金屬粉末110。亦即,金屬粉末110可包含粒徑的平均值或粒度分佈(grain-size distribution)的中值D50介於20微米至100微米範圍內的第一金屬粉末、粒徑的平均值或粒度分佈的中值D50介於2微米至20微米範圍內的第二金屬粉末、及粒徑的平均值或粒度分佈的中值D50介於1微米至10微米範圍內的第三金屬粉末。此處,第一金屬粉末可具有大於第二金屬粉末的粒徑的粒徑,且所述第二金屬粉末可具有大於第三金屬粉末的粒徑的粒徑。此處,金屬粉末可為由相同材料製成的粉末或由彼此不同的材料製成的粉末。此外,第一金屬粉末、第二金屬粉末、及第三金屬粉末的混合比(mixing ratio)可為5至9:0.5至2.5:0.5至2.5,較佳地為7:1:2。亦即,以金屬粉末110的100重量%(wt%)計,可混合50重量%至90重量%的第一金屬粉末、5重量%至25重量%的第二金屬粉末、及5重量%至25重量%的第三金屬粉末。此處,第一金屬粉末的量可大於第二金屬粉末的量,且所述第二金屬粉末的量可小於或等於第三金屬粉末的量。較佳地,以金屬粉末110的100重量%計,可混合70重量%的第一金屬粉末、10重量%的第二金屬粉末、及20重量%的第三金屬粉末。具有至少兩種或更多種(較佳地,三種或更多種)
平均粒徑的金屬粉末110可被均勻地混合並分佈於本體100的整體中,且因此整個本體100可具有均勻的磁導率(magnetic permeability)。當使用具有彼此不同的粒徑的所述至少兩種或更多種金屬粉末110時,本體100的填充速率(filling rate)可提高且因此容量最大化。舉例而言,在使用具有30微米的平均粒徑的金屬粉末的情形中,在所述金屬粉末之間可能產生孔隙(pore)且因此填充速率可能降低。然而,可將具有3微米的粒徑的金屬粉末混合於具有30微米的粒徑的金屬粉末之間以提高金屬粉末在本體100內的填充速率。金屬粉末110可使用包含鐵(Fe)的金屬材料,舉例而言,可包含選自由Fe-Ni、Fe-Ni-Si、Fe-Al-Si、及Fe-Al-Cr組成的群組中的至少一種金屬。亦即,金屬粉末110可包含鐵以具有磁性組織或者由具有磁性性質的金屬合金形成以具有預定磁導率。此外,金屬粉末110的表面可被磁性材料塗佈,且所述磁性材料可具有與金屬粉末110的磁導率不同的磁導率。舉例而言,磁性材料可包括金屬氧化物磁性材料。金屬氧化物磁性材料可包括選自由Ni氧化物磁性材料、Zn氧化物磁性材料、Cu氧化物磁性材料、Mn氧化物磁性材料、Co氧化物磁性材料、Ba氧化物磁性材料及Ni-Zn-Cu氧化物磁性材料組成的群組中的至少一者。亦即,塗覆至金屬粉末110的表面的磁性材料可包括包含鐵的金屬氧化物且具有較金屬粉末110的磁導率大的磁導率。由於金屬粉末110具有磁性(magnetism),因此當金屬粉末110彼此接觸時,金屬粉末110之間的絕緣可能被破壞進而引起短路。因此,金屬
粉末110的表面可被至少一種絕緣材料塗佈。舉例而言,金屬粉末110的表面可被氧化物或例如聚對二甲苯等絕緣聚合物材料塗佈,較佳地,金屬粉末110的表面可被聚對二甲苯塗佈。聚對二甲苯可被塗佈成1微米至10微米的厚度。此處,當聚對二甲苯被形成為1微米或小於1微米的厚度時,金屬粉末110的絕緣效果可能劣化。當聚對二甲苯被形成為超過10微米的厚度時,金屬粉末110的粒徑可能增大進而減少金屬粉末110在本體100內的分佈,由此使磁導率劣化。此外,金屬粉末110的表面可被除聚對二甲苯以外的各種絕緣聚合物材料塗佈。塗覆至金屬粉末110的氧化物可藉由對金屬粉末110進行氧化來形成,且金屬粉末110可被選自TiO2、SiO2、ZrO2、SnO2、NiO、ZnO、CuO、CoO、MnO、MgO、Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、B2O3及Bi2O3中的至少一者塗佈。此處,金屬粉末110可被具有雙重結構(double structure)的氧化物塗佈,例如可被由氧化物與聚合物材料形成的雙重結構塗佈。作為另一選擇,金屬粉末110的表面可在被磁性材料塗佈之後被絕緣材料塗佈。由於金屬粉末110的表面被絕緣材料塗佈,因此可防止因金屬粉末110之間的接觸引起的短路。此處,當金屬粉末110被氧化物及絕緣聚合物塗佈或被磁性材料及絕緣材料雙倍地塗佈時,塗佈材料可被塗佈成1微米至10微米的厚度。
絕緣材料120可與金屬粉末110混合以使金屬粉末110彼此絕緣。亦即,金屬粉末110可能增加高頻的渦流損耗及磁滯損耗進而造成材料損耗增加的問題,且因此,為減少材料損耗,
可提供絕緣材料120以使金屬粉末110彼此絕緣。絕緣材料120可包含選自由環氧樹脂(epoxy)、聚醯亞胺及液晶聚合物(liquid crystalline polymer,LCP)組成的群組中的至少一者,但並非僅限於此。此外,絕緣材料120可設置於金屬粉末110之間且由熱固性樹脂(thermosetting resin)製成。舉例而言,熱固性樹脂可包括選自由酚醛清漆環氧樹脂(novolac epoxy resin)、苯氧基型環氧樹脂(phenoxy type epoxy resin)、雙酚A(BPA)型環氧樹脂、雙酚F(BPF)型環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂、二聚體酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂及雙環戊二烯苯酚(DCPD)型環氧樹脂組成的群組中的至少一者。此處,以金屬粉末110的100重量%計,可以2.0重量%至5.0重量%的含量含有絕緣材料120。然而,若絕緣材料120的含量增大,則金屬粉末110的體積分率(volume fraction)可能減小,且因此,難以恰當地達成飽和磁化值增大的效果。因此,本體100的磁導率可能劣化。另一方面,若絕緣材料120的含量減小,則在製造電感器的製程中使用的強酸溶液或強鹼溶液可能向內滲透進而降低電感性質。因此,所含有的絕緣材料120可處於金屬粉末110的飽和磁化值及電感不減小的範圍內。
然而,存在使用金屬粉末110及絕緣材料120而製造的功率電感器的電感因溫度的升高而降低的問題。亦即,功率電感器的溫度可能因應用有所述功率電感器的電子裝置的熱量的產生而升高,且因此,形成所述功率電感器的本體的金屬粉末110可
能被加熱進而造成電感降低的問題。為解決此問題,本體100可包含導熱填料130以解決本體100被外部熱量加熱的局限性。亦即,本體100的金屬粉末110可能被外部熱量加熱,且因此,可提供導熱填料130以輕易地將金屬粉末110的熱量釋放至外部。導熱填料130可包括選自由MgO、AlN、碳系材料、Ni系鐵氧體、及Mn系鐵氧體組成的群組中的至少一者,但並非僅限於此。此處,碳系材料可包括碳且具有各種形狀,舉例而言,可包括石墨、碳黑(carbon black)、石墨烯等。此外,Ni系鐵氧體可包括NiO˙ZnO˙CuO-Fe2O3,且Mn系鐵氧體可包括MnO˙ZnO˙CuO-Fe2O3。此處,導熱填料可由鐵氧體材料製成以提高磁導率或防止磁導率劣化。導熱填料130可以粉末形式分散及含有於絕緣材料120中。此外,以金屬粉末110的100重量%計,可以0.5重量%至3重量%的含量含有導熱填料130。當導熱填料130具有小於上述範圍的含量時,可能難以獲得熱釋效應(heat releasing effect)。另一方面,當導熱填料130具有超過上述範圍的含量時,金屬粉末110的含量可能降低進而使本體100的磁導率劣化。此外,導熱填料130可具有例如0.5微米至100微米的粒徑。亦即,導熱填料130可具有與金屬粉末110相同的粒徑,或者具有大於或小於金屬粉末110的粒徑的粒徑。可根據導熱填料130的粒徑及含量對熱釋效應進行調整。舉例而言,導熱填料130的粒徑及含量增大得越多,則熱釋效應可增大得越多。本體100可藉由對由包括金屬粉末110、絕緣材料120及導熱填料130的材
料製成的多個片材進行疊層來製造。此處,當將所述多個片材進行疊層以製造本體100時,所述片材的導熱填料130可具有彼此不同的含量。舉例而言,導熱填料130相對於基底200的中心向上及向下逐漸遠離得越多,則片材內的導熱填料130的含量可逐漸增大得越多。亦即,導熱填料130的含量可在垂直方向上(即,在Z方向上)有所變化。此外,導熱填料130可在水平方向上(即,在X方向及Y方向中的至少一個方向上)有所變化。亦即,同一片材內的導熱填料130的含量可有所變化。此外,本體100可藉由例如以預定厚度印刷由金屬粉末110、絕緣材料120及導熱填料130製成的膏體的方法及將膏體按壓至框架中的方法等各種方法來製造。此處,疊層片材的數目或被印刷成預定厚度以形成本體100的膏體的厚度可慮及例如所述功率電感器所需的電感等電性特性來確定。儘管闡述其中本體100更包括導熱填料的經修改實例,然而應理解,根據另一示例性實施例,儘管在以下說明中未提及所述導熱填料,然而本體100可更包含所述導熱填料。
此外,設置於基底200的上部部分及下部部分上且之間具有基底200的本體100(片材100a與片材100b)可藉由基底200連接至彼此。亦即,基底200的至少一部分可被移除,且接著本體100的一部分可被填充至基底200的所述被移除的部分中。由於基底200的至少一部分被移除且本體100被填充至所述被移除的部分中,因此基底200的表面積可減小,且在相同體積中本體100的比率可增大進而提高所述功率電感器的磁導率。
2.基底
基底200可設置於本體100中。舉例而言,基底200可在本體100的長軸方向(即,外部電極400的方向)上設置於本體100中。此外,可設置一或多個基底200。舉例而言,二或更多個基底200可在與設置外部電極400的方向垂直的方向上(例如,在垂直方向上)彼此間隔開預定距離。當然,二或更多個基底200可在設置外部電極400的方向上排列。舉例而言,基底200可使用包銅疊層板(copper clad lamination,CCL)或金屬磁性本體來製造。此處,基底200可利用金屬磁性本體來製造以提高磁導率並促進達成電容(capacity)。亦即,所述包銅疊層板是藉由將銅箔結合至玻璃強化纖維來製造。由於所述包銅疊層板具有所述磁導率,因此所述功率電感器的磁導率可能劣化。然而,當使用金屬磁性本體作為基底200時,由於所述金屬磁性本體具有磁導率,因此所述功率電感器的磁導率可不劣化。使用金屬磁性本體的基底200可藉由將銅箔結合至具有預定厚度的板來製造,所述板是由含有鐵的金屬(例如,選自由Fe-Ni、Fe-Ni-Si、Fe-Al-Si及Fe-Al-Cr組成的群組中的至少一種金屬)製成。亦即,由含有鐵的至少一種金屬製成的合金可被製造成具有預定厚度的板形狀,且銅箔可結合至所述金屬板的至少一個表面以製造基底200。
此外,至少一個導電通路210可界定於基底200的預定區域中。設置於基底200的上部部分及下部部分上的線圈圖案310及320可經由導電通路210電性連接至彼此。可在基底200中形
成在基底200的厚度方向上穿過基底200的通路(圖中未示出),並可接著將膏體填充至所述通路中以形成導電通路210。此處,線圈圖案310及320中的至少一者可自導電通路210生長,且因此,線圈圖案310及320中的至少一者可與導電通路210一體地形成。此外,基底200的至少一部分可被移除。亦即,基底200的至少一部分可被移除或可不被移除。如圖4及圖5中所說明,基底200的除與線圈圖案310及320重疊的區域外剩餘的區域可被移除。舉例而言,基底200可被移除以在各自具有螺旋形狀的線圈圖案310及320內部形成通孔(through-hole)220,且在線圈圖案310及320外部的基底200可被移除。亦即,基底200可具有沿線圈圖案310及320中的每一者的外觀的形狀(例如,跑道形狀),且基底200的面對外部電極400的區域可具有沿線圈圖案310及320中的每一者的端部的形狀的線性形狀。因此,基底200的外部可具有相對於本體100的邊緣彎曲的形狀。如圖5中所說明,本體100可被填充至基底200的所述被移除的部分中。亦即,上部本體及下部本體(片材100a及片材100b)可經由基底200的包括通孔220的所述被移除的區連接至彼此。當基底200是使用金屬磁性材料來製造時,基底200可接觸本體100的金屬粉末110。為解決上述局限性,內部絕緣層500(例如,聚對二甲苯)可設置於基底200的側表面上。舉例而言,內部絕緣層500可設置於通孔220的側表面上及基底200的外表面上。基底200可具有較線圈圖案310及320中的每一者的寬度大的寬度。舉例而言,基底200可在
線圈圖案310及320的直接向下的方向上剩餘有預定寬度。舉例而言,基底200可相對於線圈圖案310及320中的每一者突出約0.3微米的高度。由於線圈圖案310及320外部及內部的基底200被移除,因此基底200可具有較本體100的橫截面面積小的橫截面面積。舉例而言,當將本體100的橫截面面積定義為100的值時,基底200可具有40至80的面積比。若基底200的面積比高,則本體100的磁導率可減小。另一方面,若基底200的面積比低,則線圈圖案310及320的形成面積可減小。因此,可慮及本體100的磁導率以及線圈圖案310及320中的每一者的線寬及匝數來對基底200的面積比進行調整。
3.線圈圖案
線圈圖案300(線圈圖案310及線圈圖案320)可設置於基底200的至少一個表面上,較佳地,可設置於基底200的兩個表面上。線圈圖案310及320中的每一者可在基底200的預定區域上(例如,自基底200的中心部分朝外)形成為螺旋形狀,且設置於基底200上的所述兩個線圈圖案310及320可連接至彼此以形成一個線圈。亦即,線圈圖案310及320中的每一者可自界定於基底200的中心部分中的通孔220外部具有螺旋形狀。此外,線圈圖案310與320可經由設置於基底200中的導電通路210連接至彼此。此處,上部線圈圖案310與下部線圈圖案320可具有相同的形狀及相同的高度。此外,線圈圖案310與320可彼此重疊。作為另一選擇,線圈圖案320可被設置成與上面不設置線圈
圖案310的區域重疊。線圈圖案310及320中的每一者的端部可以線性形狀朝外延伸且亦沿本體100的短側的中心部分延伸。此外,線圈圖案310及320中的每一者的與外部電極400接觸的區域可具有較如圖4及圖5中所說明的另一區域的寬度大的寬度。由於線圈圖案310及320中的每一者的一部分(即,引出(lead-out)部)具有相對寬的寬度,因此線圈圖案310及320中的每一者與外部電極400之間的接觸面積可增大以減小電阻。作為另一選擇,線圈圖案310及320中的每一者可自上面設置有外部電極400的一個區域在外部電極400的寬度方向上延伸。此處,朝線圈圖案310及320中的每一者的遠端端部(即,外部電極400)被引出的所述引出部可具有朝本體100的側表面的中心部分的線性形狀。
線圈圖案310及320可經由設置於基底200中的導電通路210電性連接至彼此。線圈圖案310及320可藉由例如(舉例而言,厚膜印刷(thick-film printing)、塗佈、沈積、鍍覆及濺鍍等)方法來形成。此處,線圈圖案310及320可較佳地藉由鍍覆來形成。此外,線圈圖案310及320以及導電通路210中的每一者可由包括銀(Ag)、銅(Cu)及銅合金中的至少一者的材料製成,但並非僅限於此。當線圈圖案310及320是藉由所述鍍覆製程來形成時,金屬層(例如,銅層)藉由鍍覆製程形成於基底200上且接著藉由光刻製程(lithography process)而被圖案化。亦即,所述銅層可藉由使用設置於基底200的表面上的銅箔作為晶種層(seed layer)來形成,且接著被圖案化以形成線圈圖案310及
320。作為另一選擇,可在基底200上形成具有預定形狀的感光性圖案,且可執行鍍覆製程以自基底200的暴露出的表面生長金屬層,由此形成各自具有預定形狀的線圈圖案310及320。線圈圖案310及320可被形成為具有多層結構。亦即,在基底200的上部部分上設置的線圈圖案310的上方可進一步設置有多個線圈圖案310及320,且在基底200的下部部分上設置的線圈圖案320的下方可進一步設置有多個線圈圖案。當線圈圖案310及320被形成為具有多層結構時,可在下部層與上部層之間設置絕緣層。接著,導電通路(圖中未示出)可形成於所述絕緣層中以使所述多層式線圈圖案連接至彼此。線圈圖案310及320中的每一者可具有較基底200的厚度大2.5倍的高度。舉例而言,所述基底可具有10微米至50微米的厚度,且線圈圖案310及320中的每一者可具有50微米至300微米的高度。
此外,根據示例性實施例的線圈圖案310及320可具有雙重結構。亦即,如圖6中所說明,可設置第一鍍覆層300a及被配置成覆蓋第一鍍覆層300a的第二鍍覆層300b。此處,第二鍍覆層300b可被設置成覆蓋第一鍍覆層300a的頂表面及側表面。此外,第二鍍覆層300b可被形成為使第一鍍覆層300a的頂表面具有較第一鍍覆層300a的側表面的厚度大的厚度。第一鍍覆層300a的側表面可具有預定傾斜度(inclination),且第二鍍覆層300b的側表面可具有較第一鍍覆層300a的側表面的傾斜度小的傾斜度。亦即,第一鍍覆層300a的側表面可相對於基底200的位於第一鍍
覆層300a外部的表面具有鈍角,且第二鍍覆層300b具有較第一鍍覆層300a的角度小的角度,較佳地,第二鍍覆層300b的角度為直角。如圖7中所說明,第一鍍覆層300a的頂表面的寬度a對底表面的寬度b的比率可為0.2:1至0.9:1,較佳地,a:b的比率可為0.4:1至0.8:1。此外,第一鍍覆層300a的底表面的寬度b對高度h的比率可為1:0.7至1:4,較佳地,為1:1至1:2。亦即,第一鍍覆層300a可具有自底表面至頂表面逐漸減小的寬度。因此,第一鍍覆層300a可具有預定傾斜度。可在初次鍍覆製程後執行蝕刻製程以使第一鍍覆層300a具有預定傾斜度。此外,被配置成覆蓋第一鍍覆層300a的第二鍍覆層300b可具有近似矩形的形狀,在所述近似矩形的形狀中,側表面是垂直的,且在頂表面與側表面之間的為圓形的區域較小。此處,可根據第一鍍覆層300a的頂表面的寬度a與底表面的寬度b之間的比率(即,a:b的比率)確定第二鍍覆層300b的形狀。舉例而言,第一鍍覆層300a的頂表面的寬度a對底表面的寬度b的比率(a:b)增大得越多,則第二鍍覆層300b的頂表面的寬度c對底表面的寬度d的比率增大得越多。然而,當第一鍍覆層300a的頂表面的寬度a對底表面的寬度b的比率(a:b)超過0.9:1時,第二鍍覆層300b的頂表面的寬度可較第二鍍覆層300b的底表面的寬度加寬更多,且側表面可相對於基底200具有銳角。此外,當第一鍍覆層300a的頂表面的寬度a對底表面的寬度b的比率(a:b)低於0.2:1時,第二鍍覆層300b自預定區域至頂表面可為圓形的。因此,第一鍍覆層300a的頂表
面對底表面的比率可被調整成使所述頂表面具有寬的寬度及所述垂直的側表面。此外,第一鍍覆層300a的底表面的寬度b對第二鍍覆層300b的底表面的寬度d的比率可為1:1.2至1:2,且第一鍍覆層300a的底表面的寬度b與相鄰的第一鍍覆層300a的底表面的寬度b之間的距離可具有1.5:1至3:1的比率。作為另一選擇,第二鍍覆層300b可不彼此接觸。由第一鍍覆層300a及第二鍍覆層300b構成的線圈圖案300的頂表面的寬度對底表面的寬度的比率(c:d)可為0.5:1至0.9:1,較佳地,為0.6:1至0.8:1。亦即,線圈圖案300的外觀(即,第二鍍覆層300b的外觀)的頂表面的寬度對底表面的寬度的比率可為0.5:1至0.9:1。因此,線圈圖案300可相對於頂表面邊緣的圓形區域具有直角的理想矩形形狀而具有0.5或小於0.5的比率。舉例而言,線圈圖案300可相對於頂表面邊緣的圓形區域具有直角的理想矩形形狀而具有介於0.001至0.5範圍內的比率。此外,相較於所述理想矩形形狀的電阻變化,根據示例性實施例的線圈圖案300可具有相對少的電阻變化。舉例而言,若具有所述理想矩形形狀的線圈圖案具有為100的電阻,則線圈圖案300的電阻可維持於101至110的值之間。亦即,相較於具有矩形形狀的理想線圈圖案的電阻,線圈圖案300的電阻可根據第一鍍覆層300a的形狀及第二鍍覆層300b的形狀(其根據第一鍍覆層300a的形狀變化)而維持成約101%至約110%。第二鍍覆層300b可利用與第一鍍覆層300a相同的鍍覆溶液來形成。舉例而言,第一鍍覆層300a及第二鍍覆層300b可利用基於
硫酸銅及硫酸的鍍覆溶液來形成。此處,所述鍍覆溶液可藉由增加具有百萬分之一(ppm)單位的氯(Cl)及有機化合物而在產品的鍍覆性質上得到改善。所述有機化合物可利用包含聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)的載劑(carrier)以及拋光劑(polish)而在鍍覆層的均勻性及均鍍能力(throwing power)以及光澤特性上得到改善。
此外,線圈圖案300可藉由對至少兩個鍍覆層進行疊層來形成。此處,所述鍍覆層中的每一者可具有垂直的側表面並以相同的形狀且以相同的厚度進行疊層。亦即,線圈圖案300可藉由鍍覆製程形成於晶種層上。舉例而言,可在所述晶種層上疊層三個鍍覆層以形成線圈圖案300。線圈圖案300可藉由各向異性鍍覆製程(anisotropic plating process)形成且具有近似2至近似10的縱橫比。
此外,線圈圖案300可具有以下形狀:所述形狀的寬度自形狀的最內周界部分至形狀的最外周界部分逐漸增大。亦即,具有螺旋形狀的線圈圖案300可自所述最內周界至所述最外周界包括n個圖案。舉例而言,當設置有四個圖案時,所述圖案可具有以設置於最內周界上的第一圖案、第二圖案、第三圖案及設置於最外周界上的第四圖案的次序逐漸增大的寬度。舉例而言,當第一圖案的寬度為1時,第二圖案可具有1至1.5的比率、第三圖案可具有1.2至1.7的比率且第四圖案可具有1.3至2的比率。亦即,第一圖案至第四圖案可具有1:1至1.5、1.2至1.7或1.3至2
的比率。亦即,第二圖案的寬度可等於或大於第一圖案的寬度,第三圖案的寬度可大於第一圖案的寬度且等於或大於第二圖案的寬度,且第四圖案的寬度可大於第一圖案及第二圖案中的每一者的寬度且等於或大於第三圖案的寬度。所述晶種層可具有自最內周界至最外周界逐漸增大的寬度以使線圈圖案具有自最內周界至最外周界逐漸增大的寬度。此外,線圈圖案的至少一個區在垂直方向上的寬度可彼此不同。亦即,所述至少一個區的下部端部、中間端部及上部端部可具有彼此不同的寬度。
4.外部電極
外部電極400(外部電極410及外部電極420)可設置於本體100的彼此面對的兩個表面上。舉例而言,外部電極410及420可設置於本體100的在X方向上彼此面對的兩個側表面上。外部電極400可電性連接至本體100的線圈圖案310及320。此外,外部電極400可設置於本體100的所述兩個側表面上以在所述兩個側表面的中心部分處分別接觸線圈圖案310及320。亦即,線圈圖案310及320中的每一者的端部可暴露出至本體100的外部中心部分,且外部電極400可設置於本體100的側表面上並接著連接至線圈圖案310及320中的每一者的所述端部。此外,外部電極400可藉由各種方法、使用導電環氧樹脂、導電膏體、沈積、濺鍍及鍍覆來形成。外部電極400可形成於本體100的兩個側表面及僅底表面上。作為另一選擇,外部電極400可形成於本體100的頂表面或前表面及後表面上。舉例而言,當本體100被
浸沒於導電膏體中時,外部電極400可在X方向上形成於兩個側表面上,在Y方向上形成於前表面及後表面上,且在Z方向上形成於頂表面及底表面上。另一方面,當外部電極400是藉由例如印刷、沈積、濺鍍及鍍覆等方法來形成時,外部電極400可在X方向上形成於兩個側表面上且在Y方向上形成於底表面上。亦即,外部電極400可根據形成方法或製程條件而形成於其他區域上,以及在X方向上形成於兩個側表面上且形成於上面安裝有印刷電路板的底表面上。此外,外部電極400可藉由例如將使用0.5%至20%的Bi2O3或SiO2作為主要成分的多成分玻璃熔塊(multicomponent glass frit)與金屬粉末進行混合來形成。亦即,外部電極400的與本體100接觸的一部分可由混合有玻璃的導電材料製成。此處,玻璃熔塊與金屬粉末的混合物可被製造成膏體的形式且被塗覆至本體100的所述兩個表面。亦即,當外部電極400的一部分是使用導電膏體形成時,玻璃熔塊可與所述導電膏體進行混合。如上所述,由於外部電極400中含有所述玻璃熔塊,因此外部電極400與本體100之間的黏合力可得到提高,且線圈圖案300與外部電極400之間的接觸反應可得到改善。
外部電極400可由具有導電性的金屬製成,所述金屬例如為選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀及其合金組成的群組中的至少一種金屬。此處,根據示例性實施例,外部電極400的連接至線圈圖案300的至少一部分(即,設置於本體100的表面上且連接至線圈圖案300的第一層411及421)可由與線圈圖案300相同
的材料形成。舉例而言,當線圈圖案300是使用銅形成時,外部電極400的至少一部分(即,第一層411及421)可使用銅來形成。此處,如上所述,可藉由使用導電膏體的浸沒或印刷方法來沈積或印刷銅或可藉由例如沈積、濺鍍及鍍覆等方法來沈積、印刷、或鍍覆銅。然而,在較佳示例性實施例中,可藉由與線圈圖案300相同的方法(即,鍍覆)來形成所述至少外部電極400的第一層411及421。亦即,外部電極400的總厚度可藉由鍍銅(copper plating)來形成,或者外部電極400的厚度的一部分(即,連接至線圈圖案300進而與本體100的表面接觸的第一層411及421)可藉由鍍銅來形成。晶種層形成於本體100的兩個側表面上,以使得藉由鍍覆製程而形成外部電極400,且接著可藉由所述製程而自所述晶種層形成鍍覆層進而形成外部電極400。作為另一選擇,暴露至本體100的外部的線圈圖案300可充當晶種以藉由鍍覆來形成外部電極400而不形成單獨的晶種層。可在鍍覆製程之前執行酸處理製程(acid treatment process)。亦即,本體100的表面的至少一部分可被鹽酸處理且接著經歷鍍覆製程。儘管外部電極400是藉由鍍覆來形成,然而外部電極400可延伸至本體100的彼此面對的兩個側表面以及與所述兩個側表面相鄰的其他側表面(即,本體100的頂表面及底表面)。此處,外部電極400的連接至線圈圖案300的至少一部分可為本體100的整個側表面或本體100的上面設置有外部電極400的一部分。外部電極400可更包括至少一個鍍覆層。亦即,外部電極400可包括連接至線圈圖案300
的第一層411及421,以及設置在所述第一層的頂表面上的至少一個或多個第二層412及422。亦即,第二層412及422可為一個層或者二或更多個層。舉例而言,外部電極400可更包括位於鍍銅層上的鍍鎳層(圖中未示出)及鍍錫層(圖中未示出)中的至少一者。亦即,外部電極400可具有由銅層、鍍鎳層及鍍錫層構成的疊層結構,或由銅層、鍍鎳層、及鍍錫/銀層構成的疊層結構。此處,可藉由電解鍍覆(electrolytic plating)或無電鍍覆來執行鍍覆。亦即,第一層411及421的厚度的一部分可藉由無電鍍覆來形成,且其餘厚度可藉由電解鍍覆來形成,或者總厚度可藉由無電鍍覆或電解鍍覆來形成。亦即,第二層412及422的厚度的一部分亦可藉由無電鍍覆來形成,且其餘厚度可藉由電解鍍覆來形成,或者總厚度可藉由無電鍍覆或電解鍍覆來形成。作為另一選擇,第一層411及421可藉由無電鍍覆或電解鍍覆來形成,且第二層412及422可與第一層411及421相同地藉由無電鍍覆或電解鍍覆來形成,或者與第一層411及421不同地藉由電解鍍覆或無電鍍覆來形成。此處,第二層412及422中的每一者的鍍錫層可具有等於或大於鍍鎳層的厚度的厚度。舉例而言,外部電極400可具有2微米至100微米的厚度。此處,第一層411及421中的每一者可具有1微米至50微米的厚度,且第二層412及422中的每一者可具有1微米至50微米的厚度。此處,外部電極400可具有與第一層411及421中的每一者以及第二層412及422中的每一者相同的厚度,或者具有與第一層411及421中的每一者以及
第二層412及422中的每一者不同的厚度。當第一層411及421以及第二層412及422具有彼此不同的厚度時,第一層411及421中的每一者可具有小於或大於第二層412及422中的每一者的厚度的厚度。在示例性實施例中,第一層411及421中的每一者可具有小於第二層412及422中的每一者的厚度。第二層412及422中的每一者的鍍鎳層具有1微米至10微米的厚度,且鍍錫層或鍍錫/銀層具有2微米至10微米的厚度。
如上所述,外部電極400的厚度的至少一部分可使用與線圈圖案300相同的材料且以與線圈圖案300相同的方式來形成以提高本體100與外部電極400之間的耦合力。亦即,外部電極400的至少一部分可藉由鍍銅來形成以提高線圈圖案300與外部電極400之間的耦合力。根據示例性實施例的功率電感器可具有2.5千克力(kgf)至4.5千克力的抗張強度。因此,根據示例性實施例的抗張強度可相較於根據先前技術的抗張強度有所提高。因此,本體可不與上面安裝有功率電感器的電子裝置分離。
5.內部絕緣層
內部絕緣層500可設置於線圈圖案310及320與本體100之間以使線圈圖案310及320與金屬粉末110絕緣。亦即,內部絕緣層500可覆蓋線圈圖案310及320中的每一者的頂表面及側表面。此外,內部絕緣層500可覆蓋基底200以及線圈圖案310及320中的每一者的頂表面及側表面。亦即,內部絕緣層500可形成於預定區被移除的基底200的被線圈圖案310及320暴露出
的區域(即,基底200的頂表面及側表面)上。位於基底200上的內部絕緣層500可具有與位於線圈圖案310及320上的內部絕緣層500相同的厚度。內部絕緣層500可藉由在線圈圖案310及320中的每一者上塗覆聚對二甲苯來形成。舉例而言,上面形成有線圈圖案310及320的基底200可設置於沈積室中,且接著,聚對二甲苯可被蒸發並供應至真空室中以將聚對二甲苯沈積於線圈圖案310及320上。舉例而言,可在氣化器中將聚對二甲苯初次加熱及蒸發而變為二聚體狀態(dimer state)且接著將聚對二甲苯第二次加熱及熱解成單體狀態(monomer state)。接著,當利用連接至沈積室及機械真空泵的冷阱(cold trap)冷卻聚對二甲苯時,聚對二甲苯可自單體狀態轉換至聚合物狀態且因此沈積於線圈圖案310及320上。作為另一選擇,內部絕緣層500可由除聚對二甲苯以外的絕緣聚合物(例如,選自環氧樹脂、聚醯亞胺及液晶晶體聚合物(liquid crystal crystalline polymer)中的至少一種材料)形成。然而,可塗覆聚對二甲苯以在線圈圖案310及320上形成具有均勻厚度的內部絕緣層500。此外,儘管內部絕緣層500具有薄的厚度,然而相較於其它材料,絕緣性質可有所改善。亦即,當內部絕緣層500被聚對二甲苯塗佈時,相較於內部絕緣層500由聚醯亞胺製成的情形,內部絕緣層500可藉由增大擊穿電壓(breakdown voltage)而具有相對薄的厚度及改善的絕緣性質。此外,聚對二甲苯可沿所述圖案之間的間隙以均勻的厚度填充於線圈圖案310與320之間,或沿所述圖案的台階狀部分以均勻的厚
度形成。亦即,當線圈圖案310的圖案與線圈圖案320的圖案之間的距離遠時,可沿所述圖案的所述台階狀部分以均勻的厚度塗覆聚對二甲苯。另一方面,當所述圖案之間的距離近時,所述圖案之間的間隙可被填充以在線圈圖案310及320上以預定厚度形成聚對二甲苯。圖8是絕緣層由聚醯亞胺製成的功率電感器的橫截面照片,且圖9是絕緣層由聚對二甲苯製成的功率電感器的橫截面照片。如圖9中所說明,在聚對二甲苯的情形中,儘管聚對二甲苯沿線圈圖案310及320中的每一者的台階狀部分具有相對薄的厚度,然而如圖8中所說明聚醯亞胺可具有較聚對二甲苯的厚度大的厚度。藉由利用聚對二甲苯,內部絕緣層500可具有3微米至100微米的厚度。當聚對二甲苯以3微米或小於3微米的厚度形成時,絕緣性質可能劣化。當聚對二甲苯以超過100微米的厚度形成時,在相同大小內由內部絕緣層500所佔據的厚度可能增大進而減小本體100的體積,且因此,磁導率可能劣化。作為另一選擇,內部絕緣層500可被製造成具有預定厚度的片材的形式且接著形成於線圈圖案310及320上。
6.表面絕緣層
表面絕緣層510可形成於本體100的上面不形成外部電極400的表面上。亦即,表面絕緣層可形成於本體100的四個表面中的上面不形成外部電極400的預定區域上。舉例而言,表面絕緣層510可形成於在Y方向上彼此面對的兩個表面(即,前表面與後表面)及在Z方向上彼此面對的兩個表面(即,頂表面與
底表面)上,在各所述表面上不形成外部電極400。由於外部電極400在X方向上形成於所述兩個表面上且在Y方向及Z方向上相對於所述四個表面的邊緣延伸預定寬度,因此表面絕緣層510可在Y方向及Z方向上以預定寬度形成於所述四個表面的中心部分處。表面絕緣層510可被形成為藉由鍍覆製程而在所期望位置處形成外部電極400。亦即,由於本體100具有實質上相同的表面電阻,因此當執行鍍覆製程時,可對本體100的整個表面執行所述鍍覆製程。因此,由於表面絕緣層510形成於上面不形成外部電極400的區域上,因此外部電極400可形成於所期望位置處。表面絕緣層510是由絕緣材料製成。舉例而言,表面絕緣層510可由選自由環氧樹脂、聚醯亞胺、及液晶聚合物(liquid crystalline polymer,LCP)組成的群組中的至少一者製成。此外,表面絕緣層510可由熱固性樹脂製成。舉例而言,熱固性樹脂可包括選自由酚醛清漆環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂、二聚體酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂及雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂組成的群組中的至少一者。亦即,表面絕緣層510可由用於本體100的絕緣材料120的材料製成。表面絕緣層510可藉由將聚合物及熱固性樹脂塗覆或印刷至本體100的預定區域來形成。因此,表面絕緣層510可在Y方向及Z方向上形成於所述四個表面的中心部分處。表面絕緣層510可由聚對二甲苯製成。作為另一選擇,表面絕緣層510可由例如SiO2、Si3N4及SiON等
各種絕緣材料製成。當表面絕緣層510是由上述材料製成時,表面絕緣層510可藉由例如化學氣相沈積(chemical vapor deposition,CVD)及物理氣相沈積(physical vapor deposition,PVD)等各種方法來形成。表面絕緣層510可具有與外部電極400相同的厚度或與外部電極400的厚度不同的厚度,例如為3微米至30微米的厚度。
7.表面改質構件
本體100的至少一個表面上可形成有表面改質構件(圖中未示出)。表面改質構件可藉由將氧化物分散至本體100的所述表面上而形成。此處,所述氧化物可以晶態(crystalline state)或非晶態(amorphous state)分散至且分佈至本體100的所述表面上。此外,分佈於所述表面上的表面改質構件的至少一部分可熔化。表面改質構件可在外部電極400形成之前形成於本體100的至少一個表面上。亦即,表面改質構件可在表面絕緣層510形成之前或在表面絕緣層510形成之後形成。由於形成有表面改質構件,因此本體100的表面上的電阻可實質上維持相等。亦即,由於本體100的至少一個表面可具有不同的表面電阻,因此當執行鍍覆製程時,在具有低電阻的區域上可發生鍍覆生長,且在具有高電阻的區域上鍍覆生長可能減少或可能不會發生。舉例而言,在本體100的被表面絕緣層510暴露出的表面上存在暴露出金屬粉末的區域及不暴露出所述金屬粉末的區域。暴露出金屬粉末的區域可具有較不暴露出所述金屬粉末的區域的電阻小的電阻,且
因此,鍍覆層可在具有相對低的電阻的區域上而非在具有相對高的電阻的區域上生長得更好。如此一來,可能產生非均勻鍍覆層。因此,可在本體100的表面上形成表面改質構件以提供均勻的電阻,且因此,鍍覆層可均勻地生長。
表面改質構件的至少一部分可在本體的所述表面上被均勻地分佈成具有相同的粒徑,且至少一部分可被非均勻地分佈成具有彼此不同的粒徑。此外,凹陷部可形成於本體100的至少一部分的表面中。亦即,可形成表面改質構件以形成凸出部。此外,上面不形成表面改質構件的區域的至少一部分可凹陷以形成所述凹陷部。此處,表面改質構件的至少一部分可相對於本體100的所述表面凹陷。亦即,表面改質構件的具有預定厚度的一部分可以預定深度插入至本體100中,且表面改質構件的剩餘部分可自本體100的所述表面突出。此處,表面改質構件的以預定深度插入至本體100中的部分的直徑可對應於氧化物微粒的平均直徑的1/20至1。亦即,所有氧化物微粒可灌注至本體100中,或所述氧化物微粒的至少一部分可灌注至本體100中。作為另一選擇,氧化物微粒可僅形成於本體100的所述表面上。因此,所述氧化物微粒中的每一者可在本體100的所述表面上形成為半球狀形狀並可形成為球狀形狀。此外,如上所述,表面改質構件可局部地分佈於本體的所述表面上或以膜形狀分佈於本體100的至少一個區域上。亦即,氧化物微粒可以島的形式分佈於本體100的所述表面上以形成表面改質構件。亦即,具有晶態或非晶態的氧化物微
粒可在本體100的所述表面上彼此間隔開並以島的形式進行分佈。因此,本體100的所述表面的至少一部分可被暴露出。此外,至少兩個氧化物微粒可連接至彼此以在本體100的所述表面的至少一個區域上形成膜並在本體100的所述表面的至少一部分上形成所述島形狀。亦即,至少兩個氧化物微粒可聚集於一起,或者彼此相鄰的氧化物微粒可連接至彼此以形成所述膜。然而,儘管氧化物以微粒狀態存在或至少兩個微粒彼此聚集或連接至彼此,然而本體100的所述表面的至少一部分可被表面改質構件暴露出至外部。
此處,表面改質構件的總面積可與本體100的所述表面的整體面積的5%至90%對應。儘管本體100的所述表面上的鍍覆模糊現象(plating blurring phenomenon)根據表面改質構件的表面積而得到控制,然而若廣泛地形成表面改質構件,則導電圖案與外部電極400之間可能難以接觸。亦即,當表面改質構件形成於本體100的表面積的5%或小於5%的區域上時,可能難以控制所述鍍覆模糊現象。當表面改質構件形成於超過90%的區域上時,導電圖案可能無法接觸外部電極400。因此,形成導電圖案與外部電極400接觸的充足區域且所述充足區域上面的表面改質構件的鍍覆模糊現象得到控制是較佳的。為此,表面改質構件可被形成為具有10%至90%的表面積,較佳地具有30%至70%的表面積,更較佳地具有40%至50%的表面積。此處,本體100的表面積可為本體100的一個表面的表面積或本體100的界定六面體形
狀的六個表面的表面積。表面改質構件可具有為本體100的厚度的10%或小於10%的厚度。亦即,表面改質構件可具有為本體100的厚度的0.01%至10%的厚度。舉例而言,表面改質構件可具有0.1微米至50微米的粒徑。因此,表面改質構件可相對於本體100的所述表面具有0.1微米至50微米的厚度。亦即,除自本體100的表面插入的部分外,表面改質構件可具有為本體100的厚度的0.1%至50%的厚度。因此,當插入至本體100中的部分的厚度增加時,表面改質構件可具有較0.1微米至50微米的厚度大的厚度。亦即,當表面改質構件具有為本體100的厚度的0.01%或小於0.01%的厚度時,可能難以控制鍍覆模糊現象。當表面改質構件具有超過本體100的厚度的10%的厚度時,本體100內的導電圖案可能無法與外部電極400接觸。亦即,表面改質構件可根據本體100的材料性質(導電性、半導體性質、絕緣、磁性材料等)而具有各種厚度。此外,表面改質構件可根據氧化物粉末的粒徑、分佈數量、是否發生聚集等而具有各種厚度。
由於表面改質構件形成於本體100的所述表面上,因此可提供本體100的所述表面的由彼此不同的成分製成的兩個區域。亦即,可自上面形成有表面改質構件的區域及上面不形成表面改質構件的區域檢測到彼此不同的成分。舉例而言,由於表面改質構件而產生的成分(即,氧化物)可存在於上面形成有表面改質構件的區域上,且由於本體100而產生的成分(即,片材的成分)可存在於上面不形成表面改質構件的區域上。由於表面改
質構件在鍍覆製程之前分佈於本體的表面上,因此可將粗糙度供給至本體100的表面以使本體100的表面改質。因此,鍍覆製程可均勻地執行,且因此,外部電極400的形狀可得到控制。亦即,本體100的所述表面的至少一個區域上的電阻可不同於本體100的所述表面的另一區域上的電阻。當鍍覆製程在電阻為非均勻的狀態中執行時,可能發生鍍覆層的生長的不均勻性。為解決此局限性,可將微粒狀態或熔化狀態的氧化物分散於本體100的所述表面上以形成表面改質構件,由此使本體100的所述表面改質且控制鍍覆層的生長。
此處,可使用至少一種氧化物作為所述微粒狀態或熔化狀態的氧化物來達成本體100的均勻表面電阻。舉例而言,Bi2O3、BO2、B2O3、ZnO、Co3O4、SiO2、Al2O3、MnO、H2BO3、Ca(CO3)2、Ca(NO3)2及CaCO3中的至少一者可用作所述氧化物。表面改質構件可形成於本體100內的至少一個片材上。亦即,在片材上具有各種形狀的導電圖案可藉由鍍覆製程來形成。此處,可形成表面改質構件以控制導電圖案的形狀。
8.頂蓋絕緣層
如圖1中所說明,頂蓋絕緣層550可設置於本體100的上面設置有外部電極400的頂表面上。亦即,頂蓋絕緣層550可設置於本體100的底表面及本體100的面對所述底表面且安裝於印刷電路板(PCB)上的頂表面(例如,本體100在Z方向上的頂表面)上。頂蓋絕緣層550可被設置成防止設置於本體100的
頂表面上以延伸的外部電極400與設置於外部電極400上方的屏蔽罩或電路組件及功率電感器發生短路。亦即,在功率電感器中,設置於本體100的底表面上的外部電極400可相鄰於電力管理積體電路(PMIC)且安裝於印刷電路板上。電力管理積體電路可具有近似1毫米的厚度,且功率電感器亦可具有與所述電力管理積體電路相同的厚度。電力管理積體電路可能產生高頻雜訊進而影響周圍的電路或裝置。因此,電力管理積體電路及功率電感器可被由例如不銹鋼材料等金屬材料製成的屏蔽罩覆蓋。然而,功率電感器可能因上方亦設置有外部電極而與屏蔽罩發生短路。因此,頂蓋絕緣層550可設置於本體100的頂表面上以防止功率電感器與外部導體發生短路。頂蓋絕緣層550是由絕緣材料製成。舉例而言,頂蓋絕緣層550可由選自由環氧樹脂、聚醯亞胺、及液晶聚合物(LCP)組成的群組中的至少一者製成。此外,頂蓋絕緣層550可由熱固性樹脂製成。舉例而言,熱固性樹脂可包括選自由酚醛清漆環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A環氧樹脂、二聚體酸改質環氧樹脂、胺基甲酸酯改質環氧樹脂、橡膠改質環氧樹脂及雙環戊二烯苯酚型環氧樹脂組成的群組中的至少一者。亦即,頂蓋絕緣層550可由用於本體100的絕緣材料120或表面絕緣層510的材料製成。頂蓋絕緣層550可藉由將本體100的頂表面浸沒至聚合物或熱固性樹脂中來形成。因此,如圖1及圖10中所說明,頂蓋絕緣層550可設置於本體100的在X方向上的兩個側表面中的每一者的一部
分上,及本體100的在Y方向上的前表面及後表面中的每一者的一部分上,以及本體100的頂表面上。頂蓋絕緣層550可由聚對二甲苯製成。作為另一選擇,頂蓋絕緣層550可由例如SiO2、Si3N4及SiON等各種絕緣材料製成。當頂蓋絕緣層550是由上述材料製成時,頂蓋絕緣層550可藉由例如化學氣相沈積及物理氣相沈積等各種方法來形成。當頂蓋絕緣層550是藉由化學氣相沈積或物理氣相沈積來形成時,頂蓋絕緣層550可形成於本體100的僅頂表面上。頂蓋絕緣層550可具有足以防止功率電感器的外部電極400與屏蔽罩發生短路的厚度,例如為10微米至100微米的厚度。頂蓋絕緣層550可具有等於或不同於外部電極400的厚度的厚度且具有等於或不同於表面絕緣層510的厚度的厚度。舉例而言,頂蓋絕緣層550可具有大於外部電極400及表面絕緣層510中的每一者的厚度的厚度。作為另一選擇,頂蓋絕緣層550可具有較外部電極400的厚度小且等於表面絕緣層510的厚度的厚度。此外,頂蓋絕緣層550可以均勻的厚度形成於本體100的頂表面上,以使得在外部電極400與本體100之間維持台階狀部分。作為另一選擇,頂蓋絕緣層550在本體的頂表面上的厚度可較在外部電極400的頂表面上的厚度厚,且因此頂蓋絕緣層550可被平面化以移除外部電極400與本體100之間的台階狀部分。作為另一選擇,頂蓋絕緣層550可被製造成具有預定厚度且接著利用黏合劑而黏合至本體100。
如上所述,在根據示例性實施例的功率電感器中,可在
本體100的頂表面上形成頂蓋絕緣層550以防止暴露出外部電極400。因此,可防止外部電極400與屏蔽罩接觸以防止發生短路。此外,外部電極400的至少一部分的厚度可使用與線圈圖案300相同的材料以與線圈圖案300相同的方式來形成以提高本體100與外部電極400之間的耦合力。亦即,外部電極400可藉由鍍銅來形成以提高線圈圖案300與外部電極400之間的耦合力。因此,可提高抗張強度,且此外,本體可不與上面安裝有根據示例性實施例的功率電感器的電子裝置分離。此外,由於製造出除金屬粉末110及絕緣材料120外亦包含導熱填料130的本體100,因此本體100的因對金屬粉末110的加熱而引發的熱量可被釋放至外部以防止所述本體的溫度升高且亦防止電感降低。此外,由於內部絕緣層500利用聚對二甲苯而形成於線圈圖案310及320與本體100之間,因此內部絕緣層500可在線圈圖案310及320中的每一者的側表面及頂表面上被形成為具有薄的厚度以改善絕緣性質。
實驗實例
在示例性實施例中,外部電極400的至少一部分可與線圈圖案300相同地藉由鍍銅來形成以提高外部電極400與線圈圖案300之間的耦合力。如上所述,藉由測試而對根據其中外部電極是藉由鍍銅來形成的實施例的抗張強度與根據其中外部電極是藉由塗覆環氧樹脂來形成的先前技術的抗張強度進行了相互比較。
首先,為量測抗張強度,在形成外部電極之後在所述外
部電極上焊接了導線,且接著拉動所焊接導線進而量測了抗張強度。亦即,抗張強度是在本體100因拉動導線而自外部電極400撕裂或分離時量測。此處,在先前技術中,外部電極是藉由塗覆環氧樹脂而形成。在實施例1中,外部電極是藉由電解鍍覆而形成,且在實施例2中,外部電極是藉由電解鍍覆及無電鍍覆而形成。除外部電極以外,本體、基底及線圈圖案具有與先前技術相同的形狀。製造了根據先前技術以及實施例1及2的多個功率電感器以量測抗張強度並計算所述抗張強度的平均值。
圖11是說明根據先前技術及實施例的抗張強度的曲線圖。此處,抗張強度是指當外部電極因增大對導線的拉動力而自本體分離時的力。如圖11中所說明,在先前技術中,所量測的抗張強度介於2.057千克力至2.9910千克力範圍內且具有為2.679千克力的平均值。然而,在實施例1中,所量測的抗張強度介於2.884千克力至4.285千克力範圍內且具有為3.603千克力的平均值。此外,在實施例2中,所量測的抗張強度介於2.959千克力至3.940千克力範圍內且具有為3.453千克力的平均值。作為參考,在圖式中,暗且大的區域為平均值,且以淺顏色顯示的區域是量測值的分佈。因此,能看出根據各實施例的抗張強度高於根據比較實例的抗張強度。此外,在實施例中,能看出根據其中外部電極是藉由電解鍍覆而形成的實施例1的抗張強度高於根據其中外部電極是藉由無電鍍覆及電解鍍覆而形成的實施例2的抗張強度。因此,在各實施例中,外部電極與本體或線圈圖案之間的耦
合力可提高,且因此,當安裝於電子裝置上時,可防止本體的分離。
在示例性實施例中,當持續施加張力時,本體可能斷裂。亦即,如圖12中所說明,當持續施加張力時,可能發生本體斷裂的現象。亦即,儘管在先前技術中外部電極因張力而與本體分離,然而所述本體可能因張力的持續施加而斷裂,乃因所述本體與所述外部電極之間的耦合力大於示例性實施例中的線圈圖案與外部電極之間的耦合力。亦即,在示例性實施例中,即便本體斷裂,亦可提供足以防止本體與外部電極彼此分離的強耦合力。
在示例性實施例中,可在藉由鍍覆形成外部電極之前利用例如鹽酸來執行預處理製程(pretreatment process)。[表1]示出利用鹽酸進行的相依於預處理時間的實施例1及2的抗張強度量測結果。
如[表1]中所示,在實施例1的情形中,能看出抗張強度隨著預處理時間的增加而增大。在實施例2的情形中,能看出抗張強度隨著預處理時間的增加而減小。然而,能看出即便當執行所述預處理製程時,實施例1中的抗張強度亦大於實施例2中的
抗張強度。因此,抗張強度可根據鍍覆類型、預處理時間等來調整。
另一實施例
在下文中,將闡述其他實施例,此處,將不再對與前述實施例重複的內容予以贅述,且除非另有陳述,否則其他實施例的詳細配置與前述實施例的詳細配置相同。舉例而言,儘管未單獨示出第一層及第二層,然而在以下各示例性實施例中外部電極400可包括藉由鍍銅而形成的第一層及藉由鍍鎳或鍍錫而形成的第二層。此外,表面絕緣層510可形成於本體100的表面上的上面不形成電極(包括外部電極400)的區域上。
圖13是根據另一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
參照圖13,根據另一示例性實施例的功率電感器可包括:本體100;基底200,設置於本體100中;線圈圖案310及320,設置於基底200的至少一個表面上;外部電極410及420,設置於本體100外部;內部絕緣層500,設置於線圈圖案310及320中的每一者上;以及至少一個磁性層600(第一磁性層610及第二磁性層620),設置於本體100的頂表面及底表面中的每一者上。亦即,可藉由進一步提供根據前述實施例的磁性層600來達成另一示例性實施例。在下文中,將根據另一示例性實施例來主要闡述與根據前述實施例的構成不同的構成。
磁性層600(第一磁性層610及第二磁性層620)可設置於本體100的至少一個區域上。亦即,第一磁性層610可設置於
本體100的頂表面上,且第二磁性層620可設置於本體100的底表面上。此處,第一磁性層610及第二磁性層620可被設置成提高本體100的磁導率且亦可由具有較本體100的磁導率大的磁導率的材料製成。舉例而言,本體100可具有為20的磁導率,且第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可具有為40至1000的磁導率。第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可使用例如磁性粉末及絕緣材料來製造。亦即,第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可由具有較本體100的磁性材料的磁性大的磁性的材料製成,或者所述每一者的磁性材料的含量大於所述本體的磁性材料的含量進而具有較本體100的磁導率大的磁導率。舉例而言,以金屬粉末的100重量%計,可向第一磁性層610及第二磁性層620添加1重量%至2重量%的絕緣材料。亦即,磁性層610及620可含有較本體100的金屬粉末多的金屬粉末。此外,金屬粉末可使用選自由Ni鐵氧體、Zn鐵氧體、Cu鐵氧體、Mn鐵氧體、Co鐵氧體、Ba鐵氧體及Ni-Zn-Cu鐵氧體或其至少一種氧化物磁性材料組成的群組中的一者。亦即,磁性層600可使用包含鐵的金屬合金粉末或含有鐵的金屬合金氧化物來形成。此外,磁性材料可被塗覆至金屬合金粉末以形成磁性粉末。舉例而言,選自由Ni氧化物磁性材料、Zn氧化物磁性材料、Cu氧化物磁性材料、Mn氧化物磁性材料、Co氧化物磁性材料、Ba氧化物磁性材料及Ni-Zn-Cu氧化物磁性材料組成的群組中的至少一種氧化物磁性材料可被塗覆至包含鐵的金屬合金粉末以形成磁性粉
末。亦即,包含鐵的金屬氧化物可被塗覆至金屬合金粉末以形成磁性粉末。作為另一選擇,選自由Ni氧化物磁性材料、Zn氧化物磁性材料、Cu氧化物磁性材料、Mn氧化物磁性材料、Co氧化物磁性材料、Ba氧化物磁性材料及Ni-Zn-Cu氧化物磁性材料組成的群組中的至少一種氧化物磁性材料可與包含鐵的金屬合金粉末混合以形成磁性粉末。亦即,包含鐵的金屬氧化物可與金屬合金粉末混合以形成磁性粉末。除金屬粉末及絕緣材料外,第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可更包含導熱填料(圖中未示出)。以金屬粉末的100重量%計,可以0.5重量%至3重量%的含量含有導熱填料。第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可被製造成片材的形式並設置於本體100的上面疊層有所述多個片材的頂表面及底表面中的每一者上。此外,由包括金屬粉末110及絕緣材料120或更包括導熱填料的材料製成的膏體可被印刷成預定厚度或可被放置於框架中並接著被壓縮以形成本體100,由此在本體100的頂表面及底表面上形成第一磁性層610及第二磁性層620。此外,第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者可使用膏體來形成。亦即,磁性材料可被塗覆至本體100的頂表面及底表面以形成第一磁性層610及第二磁性層620。
在根據另一示例性實施例的功率電感器中,如圖14中所說明,第一磁性層610及第二磁性層620與基底200之間可進一步設置有第三磁性層630及第四磁性層640。亦即,至少一個磁性層600可設置於本體100中。磁性層600可被製造成片材形式且
設置於上面疊層有所述多個片材的本體100中。亦即,用於製造本體100的所述多個片材之間可設置有至少一個磁性層600。此外,當由包括金屬粉末110、絕緣材料120及導熱填料130的材料製成的膏體可印刷成預定厚度以形成本體100時,在所述印刷期間可形成磁性層。當膏體被放置於框架中且接著被按壓時,磁性層可設置於所述膏體與所述框架之間,且接著,可執行所述按壓。當然,磁性層600可使用膏體來形成。此處,當形成本體100時,可塗覆軟磁性材料以在本體100內形成磁性層600。
如上所述,在根據本發明另一實施例的功率電感器中,所述至少一個磁性層600可設置於本體100中以提高所述功率電感器的磁導率。
圖15是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖,圖16是沿圖15所示的線A-A’截取的剖視圖,且圖17是沿圖15所示的線B-B’截取的剖視圖。
參照圖15至圖17,根據又一示例性實施例的功率電感器可包括:本體100;至少兩個基底200(基底200a及基底200b),設置於本體100中;線圈圖案300(線圈圖案310、320、330及340),設置於所述至少兩個基底200中的每一者的至少一個表面上;外部電極410及420,設置於本體100外部;內部絕緣層500,設置於線圈圖案300上;以及連接電極700(連接電極710及720),與本體100外部的外部電極410及420間隔開並連接至設置於本體100內的至少兩個基底200中的每一者上的至少一個線圈圖案
300。在下文中,將不再對與根據前述實施例的說明重複的說明予以贅述。
所述至少兩個基底200(基底200a及200b)可設置於本體100中且在本體100的短軸方向上彼此間隔開預定距離。亦即,所述至少兩個基底200可在與外部電極400垂直的方向上(即,在本體100的厚度方向上)彼此間隔開預定距離。此外,導電通路210(導電通路210a及210b)可分別形成於所述至少兩個基底200中。此處,所述至少兩個基底200中的每一者的至少一部分可被移除以形成通孔220(通孔220a及220b)中的每一者。此處,通孔220a與220b可形成於相同的位置中,且導電通路210a與210b可形成於相同的位置或彼此不同的位置中。當然,所述至少兩個基底200的不設置通孔220及線圈圖案300的區域可被移除,且接著,本體100可被填充。本體100可設置於所述至少兩個基底200之間。本體100可設置於所述至少兩個基底200之間以提高所述功率電感器的磁導率。當然,由於內部絕緣層500設置於在所述至少兩個基底200上設置的線圈圖案300上,因此本體100可不設置於基底200之間。在此種情形中,所述功率電感器的厚度可減小。
線圈圖案300(線圈圖案310、320、330及340)可設置於所述至少兩個基底200中的每一者的至少一個表面上,較佳地設置於所述至少兩個基底200中的每一者的兩個表面上。此處,線圈圖案310與320可設置於第一基底200a的下部部分及上部部
分上且經由設置於第一基底200a中的導電通路210a電性連接至彼此。相似地,線圈圖案330與340可設置於第二基底200b的下部部分及上部部分上且經由設置於第二基底200b中的導電通路210b電性連接至彼此。所述多個線圈圖案300中的每一者可以螺旋形狀(例如,自基底200的中心部分中的通孔220a及220b朝外)形成於基底200的預定區域上。設置於基底200上的所述兩個線圈圖案310及320可連接至彼此以形成一個線圈。亦即,一個本體100中可設置有至少兩個線圈。此處,基底200的上部線圈圖案310及330與下部線圈圖案320及340可具有相同的形狀。此外,所述多個線圈圖案300可彼此重疊。作為另一選擇,下部線圈圖案320及340可被設置成與上面不設置上部線圈圖案310及330的區域重疊。
外部電極400(外部電極410及420)可設置於本體100的兩個端部上。舉例而言,外部電極400可設置於本體100的在縱向方向上彼此面對的兩個側表面上。外部電極400可電性地連接至本體100的線圈圖案300。亦即,所述多個線圈圖案300中的每一者的至少一個端部可暴露出至本體100的外部,且外部電極400可連接至所述多個線圈圖案300中的每一者的所述端部。舉例而言,外部電極410可連接至線圈圖案310,且外部圖案420可連接至線圈圖案340。亦即,外部電極400可連接至設置於基底200a及200b上的線圈圖案310及340中的每一者。
連接電極700可設置於本體100的上面不設置外部電極
400的至少一個側表面上。舉例而言,外部電極400可設置於彼此面對的第一側表面與第二側表面中的每一者上,且連接電極700可設置於上面不設置外部電極400的第三側表面及第四側表面中的每一者上。連接電極700可被設置成將設置於第一基底200a上的線圈圖案310及320中的至少一者連接至設置於第二基底200b上的線圈圖案330及340中的至少一者。亦即,連接電極710可在本體100的外部將設置於第一基底200a下方的線圈圖案320連接至設置於第二基底200b上方的線圈圖案330。亦即,外部電極410可連接至線圈圖案310,連接電極710可將線圈圖案320與330連接至彼此,且外部電極420可連接至線圈圖案340。因此,設置於第一基底200a及第二基底200b上的線圈圖案310、320、330及340可串聯地連接至彼此。儘管連接電極710將線圈圖案320與330連接至彼此,然而連接電極720可不連接至線圈圖案300。這樣做乃因為了製程的方便,提供兩個連接電極710及720,且僅一個連接電極710連接至線圈圖案320及330。連接電極700可藉由將本體100浸沒至導電膏體中來形成或藉由各種方法(例如,鍍覆、印刷、沈積及濺鍍)而形成於本體100的一個側表面上。較佳地,連接電極700可以與外部電極400相同的方式(即,鍍覆)來形成。連接電極700可包含具有導電性的金屬,例如,選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀及其合金組成的群組中的至少一種金屬。此處,連接電極700的表面上可更設置有鍍鎳層(圖中未示出)及鍍錫層(圖中未示出)。
圖18至圖19是說明根據又一示例性實施例的功率電感器的經修改實例的剖視圖。亦即,三個基底200(基底200a、200b及200c)可設置於本體100中,線圈圖案300(線圈圖案310、320、330、340、350及360)可設置於基底200中的每一者的一個表面及另一表面上,線圈圖案310及360可連接至外部電極410及420,且線圈圖案320及330可連接至連接電極710,並且線圈圖案340及350可連接至連接電極720。因此,分別設置於所述三個基底200a、200b及200c上的線圈圖案300可經由連接電極710及720串聯地連接至彼此。
如上所述,在根據又一示例性實施例及經修改實例的功率電感器中,至少一個表面上設置有線圈圖案300中的每一者的所述至少兩個基底200可在本體100內彼此間隔開,且設置於另一基底200上的線圈圖案300可經由本體100外部的連接電極700來連接。如此一來,所述多個線圈圖案可設置於一個本體100內,且因此,所述功率電感器的電容可增大。亦即,分別設置於彼此不同的基底200上的線圈圖案300可利用本體100外部的連接電極700串聯地連接至彼此,且因此,所述功率電感器在相同區域上的電容可增大。
圖20是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖,且圖21及圖22是沿圖20所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。此外,圖23是內部平面圖。
參照圖20至圖23,根據又一示例性實施例的功率電感器
可包括:本體100;至少兩個基底200(基底200a、200b及200c),在水平方向上設置於本體100中;線圈圖案300(線圈圖案310、320、330、340、350及360),設置於所述至少兩個基底200中的每一者的至少一個表面上;外部電極400(外部電極410、420、430、440、450及460),設置於本體100外部且設置於所述至少兩個基底200a、200b及200c上;以及內部絕緣層500,設置於線圈圖案300上。在下文中,將不再對與前述實施例重複的說明予以贅述。
至少兩個(例如,三個)基底200(基底200a、200b及200c)可設置於本體100中。此處,所述至少兩個基底200可在與本體100的厚度方向垂直的長軸方向上彼此間隔開預定距離。亦即,在又一示例性實施例及所述經修改實例中,所述多個基底200在本體100的厚度方向上(例如,在垂直方向上)排列。然而,在又一示例性實施例中,所述多個基底200可在與本體100的厚度方向垂直的方向(例如,水平方向)上排列。此外,導電通路210(導電通路210a、210b及210c)可分別形成於所述多個基底200中。此處,所述多個基底200中的每一者的至少一部分可被移除以形成通孔220(通孔220a、220b及220c)中的每一者。當然,所述多個基底200的不設置通孔220及線圈圖案300的區域可如圖18中所說明被移除,且接著,本體100可被填充。
線圈圖案300(線圈圖案310、320、330、340、350及360)可設置於所述多個基底200中的每一者的至少一個表面上,
較佳地設置於所述多個基底200中的每一者的兩個表面上。此處,線圈圖案310及320可設置於第一基底200a的一個表面及另一表面上且經由設置於第一基底200a中的導電通路210a電性連接至彼此。此外,線圈圖案330及340可設置於第二基底200b的一個表面及另一表面上且經由設置於第二基底200b中的導電通路210b電性連接至彼此。相似地,線圈圖案350及360可設置於第三基底200c的一個表面及另一表面上且經由設置於第三基底200c中的導電通路210c電性連接至彼此。所述多個線圈圖案300中的每一者可以螺旋形狀(例如,自基底200的中心部分中的通孔220a、220b及220c朝外)形成於基底200的預定區域上。設置於基底200上的所述兩個線圈圖案310及320可連接至彼此以形成一個線圈。亦即,一個本體100中可設置有至少兩個線圈。此處,設置於基底200的一側上的線圈圖案310、330及350與設置於基底200的另一側上的線圈圖案320、340及360可具有相同的形狀。此外,線圈圖案300可在同一基底200上彼此重疊。作為另一選擇,設置於基底200的所述一側上的線圈圖案310、330及350可被設置成與上面不設置基底200的另一側上所設置的線圈圖案320、340及360的區域重疊。
外部電極400(外部電極410、420、430、440、450及460)可在本體100的兩個端部上彼此間隔開。外部電極400可電性地連接至分別設置於所述多個基底200上的線圈圖案300。舉例而言,外部電極410及420可分別連接至線圈圖案310及320,外
部電極430及440可分別連接至線圈圖案330及340,且外部電極450及460可分別連接至線圈圖案350及360。亦即,外部電極400可分別連接至設置於基底200a、200b及200c上的線圈圖案300及340。
如上所述,在根據本發明第四實施例的功率電感器中,所述多個電感器可在一個本體100中達成。亦即,所述至少兩個基底200可在水平方向上排列,且分別設置於基底200上的線圈圖案300可經由彼此不同的外部電極連接至彼此。因此,所述多個電感器可並聯地設置,且一個本體100中可設置有至少兩個功率電感器。
圖24是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖,且圖25及圖26是沿24所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。
參照圖24至圖26,根據又一示例性實施例的功率電感器可包括:本體100;至少兩個基底200(基底200a及200b),設置於本體100中;線圈圖案300(線圈圖案310、320、330及340),設置於所述至少兩個基底200中的每一者的至少一個表面上;以及多個外部電極400(外部電極410、420、430及440),設置於彼此面對本體100的兩個側表面上且分別連接至設置於基底200a及200b上的線圈圖案310、320、330及340。此處,所述至少兩個基底200可在本體100的厚度方向上(即,在垂直方向上)彼此間隔開預定距離並被疊層,且設置於基底200上的線圈圖案300可在彼此不同的方向上被拉出並分別連接至外部電極。亦即,在
又一示例性實施例中,所述多個基底200可在水平方向上排列。然而,在又一示例性實施例中,所述多個基底可在垂直方向上排列。因此,在又一示例性實施例中,所述至少兩個基底200可在本體100的厚度方向上排列,且分別設置於基底200上的線圈圖案300可經由彼此不同的外部電極連接至彼此,且因此,所述多個電感器可並聯地設置,且一個本體100中可設置有至少兩個功率電感器。
如上所述,在參照圖15至圖26所述的前述實施例中,所述多個基底200上設置有線圈圖案300,線圈圖案300設置於本體100內的所述至少一個表面上,且所述多個基底200可在本體100的厚度方向(即,垂直方向)上被疊層或在與本體100垂直的方向(即,水平方向)上排列。此外,分別設置於所述多個基底200上的線圈圖案300可串聯地或並聯地連接至外部電極400。亦即,分別設置於所述多個基底200上的線圈圖案300可連接至彼此不同的外部電極400且並聯地排列,且分別設置於所述多個基底200上的線圈圖案300可連接至同一外部電極400且串聯地排列。當線圈圖案300串聯地連接時,分別設置於基底200上的線圈圖案300可連接至本體100外部的連接電極700。因此,當線圈圖案300並聯地連接時,對於所述多個基底200而言,可需要兩個外部電極400。當線圈圖案300串聯地連接時,無論基底200的數目為何,皆可需要兩個外部電極400及至少一個連接電極700。舉例而言,當設置於所述三個基底200上的線圈圖案300並
聯地連接至外部電極時,可需要六個外部電極400。當設置於所述三個基底200上的線圈圖案300串聯地連接時,可需要兩個外部電極400及至少一個連接電極700。此外,當線圈圖案300並聯地連接時,本體100內可設置有多個線圈。當線圈圖案300串聯地連接時,本體100內可設置有一個線圈。
圖27至圖29是用於依序闡釋製造根據示例性實施例的功率電感器的方法的剖視圖。
參照圖27,可在基底200的至少一個表面(即,基底200的一個表面及另一表面)上形成各自具有預定形狀的線圈圖案310及320。可使用包銅疊層板或金屬磁性材料、較佳地使用能夠提高有效磁導率及促進達成電容的金屬磁性材料來製造基底200。此處,可在基底200的中心部分中形成通孔220,且可在基底200的預定區中形成導電通路201。此外,基底200可具有除通孔220以外的外部區被移除的形狀。舉例而言,可在呈具有預定厚度的矩形形狀的基底的中心部分中形成通孔220,且可在預定區中形成導電通路210。此處,可移除基底200的外部的至少一部分。此處,基底200的被移除的部分可為以螺旋形狀形成的線圈圖案310及320的外部部分。此外,可例如自中心部分以圓形螺旋形狀在基底200的預定區域上形成線圈圖案310及320。此處,可在基底200的一個表面上形成線圈圖案310,且可形成穿過基底200的預定區且被填充以導電材料的導電通路210。接著,可在基底200的其他表面上形成線圈圖案320。在利用雷射在基底200的厚度方向上形
成通路孔之後,可藉由將導電膏體填充至通路孔中來形成導電通路210。此外,可藉由例如鍍覆製程來形成線圈圖案310。為此,可在基底200的一個表面上形成感光性圖案,且可執行使用基底200上的銅箔作為晶種(seed)的鍍覆製程以自暴露出的基底200的表面生長金屬層。接著,可減少感光性圖案以形成線圈圖案310。此外,可藉由與線圈圖案310相同的方法在基底200的另一表面上形成線圈圖案320。可將線圈圖案310及320形成為具有多層結構。當線圈圖案310及320具有多層結構時,可在下部層與上部層之間設置絕緣層。接著,可在絕緣層中形成第二導電通路(圖中未示出)以將各多層式線圈圖案連接至彼此。如上所述,可在基底20的所述一個表面及所述另一表面上形成線圈圖案310及320,且接著,可形成內部絕緣層500以覆蓋線圈圖案310及320。此外,可藉由塗覆例如聚對二甲苯等絕緣聚合物材料來形成線圈圖案310及320。較佳地,由於被聚對二甲苯塗佈,因此基底200的頂表面及側表面以及線圈圖案310及320的頂表面及側表面上可形成有內部絕緣層500。此處,可以相同的厚度在線圈圖案310及320的頂表面及側表面以及基底200的頂表面及側表面上形成內部絕緣層500。亦即,可在沈積室中設置上面形成有線圈圖案310及320的基底200,且接著,可將聚對二甲苯蒸發並供應至真空室中以將聚對二甲苯沈積於線圈圖案310及320以及基底200上。舉例而言,可在氣化器中將聚對二甲苯初次加熱及蒸發而變為二聚體狀態且接著將聚對二甲苯第二次加熱及熱解成單體狀
態。接著,當利用連接至沈積室及機械真空泵的冷阱冷卻聚對二甲苯時,聚對二甲苯可自單體狀態轉換至聚合物狀態且因此沈積於線圈圖案310及320上。此處,可在100℃至200℃的溫度及1.0托(Torr)的壓力下執行藉由將聚對二甲苯蒸發來形成二聚體狀態的初次加熱製程。可在400℃至500℃的溫度及0.5托的壓力下執行藉由將蒸發的聚對二甲苯熱解來形成單體狀態的第二次加熱製程。此外,可將用於沈積正處於自單體狀態改變成聚合物狀態的狀態的聚對二甲苯的沈積室維持在25℃的溫度及0.1托的壓力下。由於聚對二甲苯被塗覆至線圈圖案310及320,因此可沿線圈圖案310及320中的每一者與基底200之間的台階狀部分來塗覆內部絕緣層500,且因此,可以均勻的厚度形成內部絕緣層500。作為另一選擇,可藉由將包含選自由環氧樹脂、聚醯亞胺、及液晶晶體聚合物組成的群組中的至少一種材料的片材緊密貼合至線圈圖案310及320來形成內部絕緣層500。
參照圖28,提供由包含金屬粉末110及絕緣材料120且更包含導熱填料130的材料製成的多個片材100a至100h。此處,金屬粉末110可使用包含鐵(Fe)的金屬材料,且絕緣材料120可使用能夠使金屬粉末110彼此絕緣的環氧樹脂及聚醯亞胺。導熱填料可使用能夠將金屬粉末110的熱量釋放至外部的MgO、AlN、及碳系材料。此外,可以例如金屬氧化物磁性材料等磁性材料塗佈金屬粉末110的表面,或者以例如聚對二甲苯等絕緣材料塗佈金屬粉末110的所述表面。此處,以金屬粉末110的100重
量%計,可以2.0重量%至5.0重量%的含量含有絕緣材料120,且以金屬粉末110的100重量%計,可以0.5重量%至3重量%的含量含有導熱填料。分別在基底200的上面形成有310及320的上部部分及下部部分上設置所述多個片材100a至100h。所述多個片材100a至100h可具有彼此不同的導熱填料含量。舉例而言,導熱填料的含量可自基底200的所述一個表面及所述另一表面向上及向下逐漸增大。亦即,設置於與基底200接觸的片材100a及100d上方及下方的片材100b及100e中的每一者的導熱填料可具有較片材100a及100d中的每一者的導熱填料的含量大的含量,且設置於片材100b及100e上方及下方的片材100c及100f中的每一者的導熱填料130可具有較片材100b及100e中的每一者的導熱填料的含量大的含量。由於導熱填料的含量在遠離基底200的方向上增大,因此熱傳遞效率可進一步提高。此外,如在本發明的另一實施例中所提出,可分別在最上部片材100a及最下部片材100h的頂表面及底表面上設置第一磁性層610及第二磁性層620。可使用具有較片材100a至100h中的每一者的磁導率大的磁導率的材料來製造第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者。舉例而言,可使用磁性粉末及環氧樹脂來製造第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者,以使得第一磁性層610及第二磁性層620具有較片材100a至100h的磁導率大的磁導率。此外,可在第一磁性層610及第二磁性層620中的每一者中進一步設置導熱填料。
參照圖29,可將以基底200位於其間的方式交替設置的
所述多個片材100a至100h疊層及壓縮並接著進行模塑以形成本體100。如此一來,可將本體100填充至基底200的通孔220及基底200的被移除的部分中。此外,儘管圖中未示出,然而本體100及基底200中的每一者可被切割成以單位裝置為單位,且接著可在本體100的兩個端部上形成與線圈圖案310及320中的每一者的被拉出部分電性連接的外部電極400。外部電極400的至少一部分可由與線圈圖案300相同的材料形成且以與線圈圖案300相同的方式形成。亦即,可藉由使用銅的無電鍍覆及電解鍍覆來形成第一層411及421,且可藉由使用Ni、Sn等的鍍覆方法來形成第二層412及422中的至少一個層。此處,可使用暴露至本體100的外部的線圈圖案300作為晶種來形成外部電極400。如上所述,可藉由鍍銅來形成外部電極400的至少一部分以提高外部電極400的耦合力。此處,線圈圖案300與外部電極400之間的耦合力可大於本體100與外部電極400之間的耦合力。此外,可形成頂蓋絕緣層550以防止暴露出形成於本體100的頂表面上的延伸的外部電極400。
在根據示例性實施例的功率電感器中,可在本體的頂表面上形成頂蓋絕緣層以防止暴露出外部電極,由此防止外部電極、屏蔽罩、及相鄰組件之間發生短路。
此外,與線圈圖案連接的外部電極可由與所述線圈圖案相同的材料形成且以與所述線圈圖案相同的方式形成。亦即,外部電極的與本體的側表面接觸且與線圈圖案連接的至少一部分可
使用與所述線圈圖案相同的材料形成且以與所述線圈圖案相同的方式(例如,以鍍銅方式)形成。因此,本體與外部電極之間的耦合力可提高,且因此,抗張強度可提高。
此外,由於聚對二甲苯被塗覆於線圈圖案上,因此所述線圈圖案上可形成具有均勻厚度的聚對二甲苯,且因此,本體與線圈圖案之間的絕緣可得到改善。
此外,各自的至少一個表面上設置有具有線圈形狀的線圈圖案的所述至少兩個基底可設置於本體中以在一個本體內形成所述多個線圈,由此增大功率電感器的電容。
然而,本發明可被實施成不同形式,而不應被視為僅限於本文中所述的實施例。確切而言,提供該些實施例僅是為了使此揭露內容將透徹且完整,並將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範圍。此外,本發明僅由申請專利範圍的範圍來界定。
Claims (11)
- 一種功率電感器,包括:本體,包含金屬粉末及絕緣材料;至少一個基底,設置於所述本體中;至少一個線圈圖案,設置於所述基底的至少一個表面上;以及外部電極,設置於所述本體的至少兩個側表面中的每一者上,其中所述線圈圖案是藉由鍍覆製程而形成於所述基底上,所述外部電極包括與所述線圈圖案接觸的第一層及設置於所述第一層上的至少一個第二層,且所述第一層藉由鍍覆製程形成且與所述線圈圖案由相同的材料製成。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,其中所述線圈圖案及所述外部電極中的每一者包含銅。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,其中所述第二層由與所述第一層的材料不同的材料製成。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,其中所述金屬粉末包含至少一種或多種材料,所述至少一種或多種材料具有至少兩種或更多種粒徑。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,其中設置於所述基底的一個表面上的所述線圈圖案與設置於所述基底的另一表面上的所述線圈圖案具有相同的高度,所述相同的高度較所述基底的厚度大2.5倍。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,更包括設置於所述線圈圖案與所述本體之間且由聚對二甲苯製成的內部絕緣層。
- 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器,更包括設置於所述本體的至少一個表面上的表面絕緣層。
- 如申請專利範圍第7項所述的功率電感器,其中所述表面絕緣層設置於所述本體的上面不設置所述外部電極的至少一個表面上。
- 如申請專利範圍第1項或第8項所述的功率電感器,更包括位於所述本體的一個表面上的頂蓋絕緣層。
- 如申請專利範圍第9項所述的功率電感器,其中所述頂蓋絕緣層設置於所述本體的與設置有所述表面絕緣層的所述表面面對的一個表面上,以防止暴露出設置於所述一個表面上的延伸的所述外部電極。
- 如申請專利範圍第9項所述的功率電感器,其中所述頂蓋絕緣層的厚度大於或等於所述表面絕緣層的厚度。
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