TWI725207B - 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，包含金屬粉末及聚合物；至少一個基底，設置於所述本體中；以及至少一個線圈圖案，安置於所述基底的至少一個表面上。所述金屬粉末包含至少三種金屬粉末，所述至少三種金屬粉末的粒度分佈的中值彼此不同。

Description

功率電感器
本發明是有關於一種功率電感器，且更具體而言，是有關於一種具有優異的電感性質與改善的絕緣性質及熱穩定性的功率電感器。
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，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，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。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。
線圈電感(coil inductance)可與磁導率(magnetic permeability)成比例。因此，為在單位體積中達成高的電感，可能需要具有高磁導率的材料。由於金屬粉末中的磁導率隨著微粒的粒徑的增大而提高，因此可使用具有大的粒徑的微粒來達成高的磁導率。然而，粒徑(particle size)的增大使得高頻損耗可能伴隨可用降頻轉換(frequency-down conversion)的進行而增大。此可能因表面積的增大所引發的渦流損耗而造成。因表面渦流而造成的損耗可能被轉換成熱量，且電感器的效率可能因金屬微粒 的磁導率降低以及熱損耗所造成的損耗增大而劣化。因此，為防止高頻的效率劣化，有必要減小粒徑。然而，當使用具有小的粒徑的微粒時，將因能夠被最大限度地表示的低磁導率而在實作電感方面存在局限性。因此，藉由增大每一單位體積金屬微粒的填充率(filling rate)來最小化致使磁導率降低的非磁性材料的體積是重要的。
[先前技術文獻]
韓國專利公開案第2007-0032259號
本發明提供一種能夠提高磁導率且因此提高電感的功率電感器。
本發明亦提供一種能夠利用具有不同平均粒度分佈(mean grain-size distribution)的多種金屬粉末來提高磁導率的功率電感器。
本發明亦提供一種能夠改善線圈圖案與本體之間的絕緣的功率電感器。
根據示例性實施例，一種功率電感器包括：本體，包含金屬粉末及聚合物；至少一個基底，設置於所述本體中；以及至少一個線圈圖案，安置於所述基底的至少一個表面上，其中所述金屬粉末包含至少三種金屬粉末，所述至少三種金屬粉末的粒度分佈的中值彼此不同。
所述金屬粉末可包括第一金屬粉末、第二金屬粉末及第 三金屬粉末，所述第一金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為20微米至100微米，所述第二金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為2微米至20微米，所述第三金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為1微米至10微米。
以所述金屬粉末的100重量%(wt%)計，可含有50重量%至90重量%的所述第一金屬粉末、5重量%至25重量%的所述第二金屬粉末、及5重量%至25%重量%的所述第三金屬粉末。
所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的至少一者可更包括所述粒度分佈的中值不同的至少一種金屬粉末。
所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末可由含有Fe的合金製成，且所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的至少一者可具有不同的Fe含量。
所述第二金屬粉末及所述第三金屬粉末中的每一者可具有較所述第一金屬粉末的Fe含量大的Fe含量。
所述功率電感器可更包含第四金屬粉末，所述第四金屬粉末具有與所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的每一者的組成不同的組成。
所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末可含有Fe、Si、及Cr，且所述第四金屬粉末可不含有Si及Cr。
所述第二金屬粉末可具有較所述第三金屬粉末的Si含量高的Si含量及較所述第三金屬粉末的Cr含量低的Cr含量。
所述第一金屬粉末至所述第四金屬粉末中的至少一者可 為晶態的，且其餘可為非晶態的。
所述基底的至少一個區可被移除，且所述本體可填充至所述被移除的區中。
藉由移除所述線圈圖案的整個外側區域，所述基底可具有相對於所述本體的側表面突出的彎曲表面。
安置於所述基底的一個表面上的線圈圖案與另一表面上的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。
所述線圈圖案可包括第一鍍覆層及第二鍍覆層，所述第一鍍覆層安置於所述基底上，所述第二鍍覆層被安置成覆蓋所述第一鍍覆層。
所述線圈圖案的至少一個區可具有不同的寬度。
所述功率電感器可更包括位於所述線圈圖案與所述本體之間的絕緣層，其中所述絕緣層可在所述線圈圖案的頂表面及側表面上安置成均勻的厚度，且具有與所述線圈圖案的所述頂表面及所述側表面中的每一者在所述基底上的厚度相同的厚度。
100:本體
100a:上部本體
100b:下部本體
110:金屬粉末
120:聚合物
200:基底
200a:第一基底
200b:第二基底
200c:第三基底
210、210a、210b、210c:導電通路
220、220a、220b、220c:通孔
300:線圈圖案
300a:第一鍍覆層
300b:第二鍍覆層
310、330、350:上部線圈圖案
320、340、360:下部線圈圖案
400、410、420、430、440、450、460:外部電極
500: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:磁導率
a、b、c、d:寬度
C、D:品質因數
h:高度
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是沿圖1所示的線A-A’截取的剖視圖。
圖3及圖4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5(a)、圖5(b)、圖6(a)、圖6(b)、圖7(a)、圖7(b)、圖8(a)、圖8(b)、圖9(a)及圖9(b)是根據示例性實施例的功率電感器中使用的金屬粉末的粒度分佈及掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)照片。
圖10及圖11是用於闡釋線圈圖案的形狀的剖視圖。
圖12及圖13是依絕緣層的材料而定的功率電感器的橫截面照片。
圖14至圖21是依根據示例性實施例的實驗實例而定的磁導率及品質因數(Q factor)的圖。
圖22及圖23是根據另一示例性實施例的功率電感器的剖視圖。
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及圖28是根據又一示例性實施例的經修改實例沿圖17所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。
圖29是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
圖30及圖31是沿圖29所示的線A-A’及線B-B’分別截取的剖視圖。
圖32是圖29的內部平面圖。
圖33是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖。
圖34及圖35是沿圖33所示的線A-A’及線B-B’分別截取的剖視圖。
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是沿圖1所示的線A-A’截取的剖視圖。此外，圖3是根據示例性實施例的功率電感器的分解立體圖，且圖4是基底及線圈圖案的平面圖。此外，圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)、圖6(b)、圖7(a)、圖7(b)、圖8(a)、圖8(b)、圖9(a)及圖9(b)是根據示例性實施例的功率電感器中使用的金屬粉末的粒度分佈及掃描式電子顯微鏡照片。此外，圖10是根據示例性實施例的線圈圖案的剖視圖，且圖11是所述線圈圖案的局部放大剖視圖。
參照圖1至圖4，根據示例性實施例的功率電感器可包括：本體100(上部本體100a及下部本體100b)；基底200，設置於本體100中；線圈圖案300(上部線圈圖案310及下部線圈圖案320)，安置於基底200的至少一個表面上；以及外部電極400(410及420)，安置於本體100外部。此外，功率電感器可更包括絕緣層500，絕緣層500安置於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320與本體100之間。此外，儘管圖中未示出，然而所述功率電感器 可更包括安置於本體100的至少一個表面上的表面改質構件(surface modification member)。
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外的多面體形狀。本體100可包含金屬粉末110及聚合物120，且可更包含導熱填料(thermal conductive filler)。
1.1.金屬粉末
金屬粉末110可具有平均粒徑，即1微米(μm)至100微米的平均粒徑。此外，可使用一種具有相同粒徑的微粒或至少兩種微粒來作為金屬粉末110，或者可使用一種具有多種粒徑的微粒或至少兩種微粒來作為金屬粉末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可包括第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末，所述第一金屬粉末的粒徑的平均值或粒度分佈的中值D50如圖5中所說明介於20微米至100微米範圍內，所述第二金屬粉末的粒徑的平均值或粒度分佈的中值D50如圖6中所說明介於2微米至20微米範圍內，所述第三金屬粉末的粒徑的平均值或粒度分佈的中值D50如圖7中所說明介於1微米至10微米範圍內。此處，第一金屬粉末可具有較第二金屬粉末的粒徑大的粒徑，且所述第二金屬粉末可具有較第三金屬粉末的粒徑大的粒徑。亦即，當第一金屬粉末 的平均粒徑為A、第二金屬粉末的平均粒徑為B、且第三金屬粉末的平均粒徑為C時，A：B：C的比率可為是20至100：1至20：1至10的比率。舉例而言，A：B：C的比率可為是20：1.5：1的比率或是10：1.5：1的比率。圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)、圖6(b)、圖7(a)及圖7(b)說明第一金屬粉末至第三金屬粉末的粒度分佈及掃描式電子顯微鏡照片。亦即，圖5(a)、圖6(a)及圖7(a)說明第一金屬粉末至第三金屬粉末的粒度分佈的曲線圖，且圖5(b)、圖6(b)及圖7(b)說明具有圖5(a)、圖6(a)及圖7(a)中所說明粒度分佈的第一金屬粉末至第三金屬粉末的掃描式電子顯微鏡照片。此處，第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三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%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。
此外，第一金屬粉末至第三金屬粉末中的每一者可更包括彼此不同的至少兩種金屬粉末。亦即，第一金屬粉末可包括具 有不同粒徑的至少兩種金屬粉末，例如具有50微米的平均粒徑的第一-1金屬粉末及具有30微米的平均粒徑的第一-2金屬粉末。此外，第一金屬粉末可更包括具有40微米的平均粒徑的第一-3金屬粉末。當然，第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者可更包括具有至少兩種粒徑的金屬粉末。第一金屬粉末至第三金屬粉末可藉由執行篩選(sieving)來製備。舉例而言，第一金屬粉末可包括具有至少兩種平均粒徑的至少兩種金屬粉末，且此外，至少一種金屬粉末可藉由執行篩選來製備。亦即，金屬粉末可使用帶有具有預定大小的開口的網眼製品(mesh)(即，篩網(sieve))來過濾，以使用粒徑等於或大於所述開口的大小的金屬粉末。舉例而言，金屬粉末可使用帶有大小為50微米的開口的篩網來篩選，且因此，可使用粒徑等於或大於50微米的大小的金屬粉末。圖8(a)說明金屬粉末的粒度分佈，所述金屬粉末的粒度分佈的中值D50的大小為55微米，且圖8(b)說明所述金屬粉末的掃描式電子顯微鏡照片。舉例而言，在包括具有40微米至55微米的平均粒徑的第一-1金屬粉末及具有20微米至30微米的平均粒徑的第一-2金屬粉末的第一金屬粉末的情形中，所述第一-1金屬粉末可藉由執行篩選來製備，且所述第一-2金屬粉末可在不執行篩選的條件下來製備。執行篩選的第一-1金屬粉末與不執行篩選的第一-2金屬粉末可例如以0至8：0至8的比率進行混合。亦即，以金屬粉末的100重量%計，可混合0重量%至80重量%的執行篩選的第一-1金屬粉末及80重量%至0重量%的不執行篩選的第一-2 金屬粉末。此處，第一-1金屬粉末與第一-2金屬粉末的含量之和可為80重量%，且金屬粉末的其餘含量可由第二金屬粉末及第三金屬粉末來填補。
第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者可包括包含鐵(Fe)的金屬材料，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。舉例而言，第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末可含有80%或高於80%的Fe及其他材料。亦即，以金屬粉末的100重量%計，所述金屬粉末中可含有80重量%的Fe及20重量%的除Fe外的其他材料。此外，第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末中的至少一者可具有不同的材料混合比。舉例而言，第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者可為Fe、Si及Cr的合金。此處，第一金屬粉末的Fe含量可小於或大於第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者的Fe含量。舉例而言，Fe、Si及Cr可以80至90：5至10：1至5的比率混合於金屬粉末中。此外，Fe、Si及Cr可以90至95：4至6：2至4的比率混合於第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者中。此處，所述比率可為重量%的單位。亦即，以第一金屬粉末的100重量%計，可分別以80重量%至90重量%、5重量%至10重量%及1重量%至5重量%的比率含有Fe、Si及Cr，且其餘材料可為雜質。此外，以第一金屬粉末的100重量%計，可分別以90重量%至95重量%、4重量%至6重量%及2重量%至4重量%的比率含有Fe、Si及Cr，且其餘材料可為雜質。 亦即，在第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末中的每一者中，Fe含量可大於Si含量，且Si含量可大於Cr含量。此外，在第二金屬粉末及第三金屬粉末中，Fe、Si及Cr的含量可彼此不同。舉例而言，第二金屬粉末可具有較第三金屬粉末的Fe含量及Si含量大的Fe含量及Si含量且具有較第三金屬粉末的Cr含量小的Cr含量。
此外，金屬粉末可更包括第四金屬粉末，所述第四金屬粉末含有鐵且具有與第一金屬粉末至第三金屬粉末中的每一者的組成不同的組成。舉例而言，第四金屬粉末可具有含有Fe、C、O、P等的組成。此處，以85%至90%的比率含有Fe，且可以10%至15%的比率含有其餘材料。亦即，當Fe、C、O及P的混合物具有100重量%的含量時，Fe可具有85重量%至90重量%的含量，且其餘材料可具有10重量%至15重量%的含量。圖9(a)說明第四金屬粉末的粒度分佈，且圖9(b)說明所述粒度分佈的掃描式電子顯微鏡照片。因此，金屬粉末110可包括第一金屬粉末至第三金屬粉末、第一金屬粉末、第二金屬粉末及第四金屬粉末，或者第一金屬粉末至第四金屬粉末。此處，第四金屬粉末可具有與第三金屬粉末的粒徑及含量相同的粒徑及含量或者可具有較第三金屬粉末的粒徑及含量小的粒徑及含量。亦即，當金屬粉末110包括第四金屬粉末而非第三金屬粉末(即，包括第一金屬粉末、第二金屬粉末及第四金屬粉末)時，第四金屬粉末可具有1微米至10微米的平均粒徑且是以5重量%至25重量%的含量進行混合。 然而，當金屬粉末110包括第一金屬粉末至第四金屬粉末時，第四金屬粉末可具有平均粒徑(即，粒度分佈的中值D50可為例如0.5微米至5微米)且是以1重量%至10重量%的含量進行混合。亦即，以包括第一金屬粉末至第四金屬粉末的金屬粉末110的100重量%計，可含有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、5重量%至25重量%的第三金屬粉末及1重量%至10重量%的第四金屬粉末。第一金屬粉末至第四金屬粉末中的至少一者可為晶態的，且其餘材料可為非晶態的。作為另一選擇，第一金屬粉末至第四金屬粉末中的至少一者可為非晶態的，且其餘材料可為晶態的。舉例而言，第一金屬粉末至第三金屬粉末可為非晶態的，且第四金屬粉末可為晶態的。
當金屬粉末110包括具有彼此不同的粒徑的至少兩種金屬粉末110時，本體100的填充率可提高且因此容量最大化。舉例而言，在使用粒徑為30微米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，填充率可能降低。然而，可在粒徑為30微米的金屬粉末之間混合粒徑為3微米的金屬粉末來提高本體100內的金屬粉末的填充率。此外，如上所述，可使用具有不同粒徑的所述至少兩種金屬粉末110，以根據所述金屬粉末的粒徑來調整磁導率。亦即，由於可使用具有大的平均粒徑的金屬粉末且混合比提高，因此磁導率可提高。另外，可執行篩選以更多地提高磁導率。
此外，金屬粉末110的表面可被磁性材料塗布，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布。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(parylene)等絕緣聚合物材料塗布，較佳地，金屬粉末110的表面可被聚對二甲苯塗布。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，除聚對二甲苯外，金屬粉末110的表面亦可被各種絕緣聚合物材料塗布。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中的至少一者塗布。此處，金屬粉末110可被具有雙重結構(double structure)的氧化物塗布，例如可被由氧化物與聚合物材料形成的雙重結構塗布。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。
1.2.聚合物
聚合物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可能增大高頻的渦流損耗，因此，為減少材料損耗，可提供聚合物120以使金屬粉末110彼此絕緣。聚合物120可包含選自由環氧樹脂(epoxy)、聚醯亞胺及液晶聚合物(liquid crystalline polyrmer，LCP)組成的群組中的至少一種聚合物，但並非僅限於此。此外，聚合物120可由用於在金屬粉末110之間提供絕緣的熱固性樹脂(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BPA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%的含量含有聚合物120。然而，若聚合物 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，若聚合物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向內滲透進而降低電感性質。因此，所含有的聚合物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。
1.3.導熱填料
本體100可包含導熱填料(圖中未示出)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，可提供導熱填料以輕易地將金屬粉末110的熱量釋放至外部。所述導熱填料可包括選自由MgO、AlN、碳系材料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，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。當導熱填料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，導熱填料可具有例如0.5微米至100微米的粒徑。亦即，導熱填料的粒徑可與金屬粉末110的粒徑相同，或者導熱填料的粒徑可大於或小於金屬粉末110的粒徑。可根據導熱填料的粒徑及含量對熱釋效應進行調整。舉例而言，導熱填料的粒徑及含量 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、聚合物120及導熱填料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可具有彼此不同的含量。舉例而言，導熱填料相對於基底200的中心向上及向下遠離得越多，則片材內的導熱填料的含量可增大得越多。此外，本體100可藉由例如以預定厚度印刷由金屬粉末110、聚合物120及導熱填料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。安置於基底200的上部部分及下部部分上且之間具有基底200的上部本體100a與下部本體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，可設置至少一個基底200。舉例而言，至少兩個基底200可在與安置外部電極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，至少兩個基底200可在安置外部電極400的方向上排列。基底200可被設置成其中金屬箔貼合至具有預定厚度的基底的上部部分及下部部分中的每一者的形狀。此處，基底可包括例如玻璃強化纖維(glass reinforced fiber)、塑膠、金屬磁性材料等。亦即，可使用其中銅箔結合至玻璃強化纖維的包銅疊層板(copper clad lamination，CCL)來作為基底200，或者可將銅箔結合至例如聚醯亞胺等塑膠或結合至金屬磁性材料來製造基底200。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呈具有預定厚度的板形狀的基底來製造，所述基底是由含有鐵的金屬(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。安置於基底200的上部部分及下部部分上的上部線圈圖案310及下部線圈圖案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)，並接著在線圈圖案300的形成期間藉由鍍覆製程來填充所述通路以形成導電通路210，或者可藉由在所述通路中填充導電膏體來形成導電通路210。然而，當形成線圈圖案300時，較佳地應藉由鍍覆來填充通孔。此處，上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的至少一者可自導電通路210生長，且因此，上部線圈圖案310及下部線圈圖案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3及圖4中所說明，基底200與上部線圈圖案310及下部線圈圖案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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320內部形成通孔(through-hole)220，且在上部線圈圖案310及下部線圈圖案320外部的基底200可被移除。亦即，基底200可具有沿上部線圈圖案310及下部線圈圖案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的區域可具有沿上部線圈圖案310及下部線圈圖案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4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100a及下部本體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，絕緣層500(例如，聚對二甲苯)可安置於基底200的側表面上。舉例而言，絕緣層500可安置於通孔220的側表面上及基底200的外表面上。基底200可具有較上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的寬度大的寬度。舉例而言，基底200可在上部線圈圖案310及下部線圈圖案320的直接向下的方向上剩餘有預定寬度。舉例而言，基底200可相對於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者突出近似0.3微米的高度。由於上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，則上部線圈圖案310及下部線圈圖案320的形成面積可減小。因此，可慮及本體100的磁導率以及上部線圈圖案310及下部線圈圖案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(上部線圈圖案310及下部線圈圖案320)可安置於基底200的至少一個表面上，較佳地，可安置於基底200的兩個表面上。上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，且安置於基底200上的所述兩個線圈圖案 (上部線圈圖案310及下部線圈圖案320)可連接至彼此以形成一個線圈。亦即，上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，上部線圈圖案310與下部線圈圖案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，上部線圈圖案310與下部線圈圖案320可彼此重疊。作為另一選擇，下部線圈圖案320可被安置成與上面不安置上部線圈圖案310的區域重疊。上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的與外部電極400接觸的區域可具有較如圖3及圖4中所說明的另一區域的寬度大的寬度。由於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的一部分(即，引出(lead-out)部)具有相對寬的寬度，因此上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者可自上面安置有外部電極400的一個區域在外部電極400的寬度方向上延伸。此處，朝上部線圈圖案310及下部線圈圖案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。
上部線圈圖案310及下部線圈圖案320可經由設置於基 底200中的導電通路210電性連接至彼此。上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，上部線圈圖案310及下部線圈圖案320可較佳地藉由鍍覆來形成。此外，上部線圈圖案310及下部線圈圖案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。當上部線圈圖案310及下部線圈圖案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(lithography)製程而被圖案化。亦即，所述銅層可藉由使用安置於基底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上部線圈圖案310及下部線圈圖案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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320。上部線圈圖案310及下部線圈圖案320可被形成為具有多層結構。亦即，在基底200的上部部分上安置的上部線圈圖案310的上方可進一步安置有多個線圈圖案，且在基底200的下部部分上安置的下部線圈圖案320的下方可進一步安置有多個線圈圖案。當上部線圈圖案310及下部線圈圖案320具有多層結構時，可在下部層與上部層之間安置絕緣層。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的線圈圖案連接至彼此。上部線圈圖案310及下部 線圈圖案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，且上部線圈圖案310及下部線圈圖案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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320可具有雙重結構。亦即，如圖10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可被安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11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對底表面的寬度b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的頂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)而維持成近似101%至近似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含有聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)的載劑(carrier)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，所述圖案可具有以安置於最內周界上的第一圖案、第二圖案、第三圖案及安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1.7：1.3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410及420(400)可安置於本體100的彼此面對的兩個表面上。舉例而言，外部電極400可安置於本體100的在縱向方向上彼此面對的兩個側表面上。外部電極400可電性連接至本體100的上部線圈圖案310及下部線圈圖案320。此外，外部電極400可安置於本體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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320。亦即，上部線圈圖案310及下部線圈圖案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中的每一者可安置於本體100的側表面上並接著連接至上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的所述端部。作為另一選擇，外部電極400可安置於本體100的彼此面對的所述兩個側表面的一些部分上。外部電極400可藉由將本體100浸入至導電膏體中而形成或藉由各種方法(例如，印刷、沈積、鍍覆及濺鍍)而形成於本體100的兩個端部上。外部電極400中的每一者可由具有導電性的金屬(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)製成。此外，外部電極400中的每一者可更包括鍍鎳層(圖中未示出)及鍍錫層(圖中未示出)。舉例而言，外部電極400可藉由對銅層、鍍鎳層及鍍錫層或鍍錫/銀層進行疊層來形成。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。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。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。此外，在塗覆含有玻璃的導電膏體之後，至少一個鍍覆層可安置於所述導電膏體上以形成外部電極400。亦即，可提供含有玻璃的金屬層，且所述至少一個鍍覆層可安置於所述金屬層上以形成外部電極400。舉例而言，在外部電極400中，在形成含有玻璃熔塊以及Ag及Cu中的至少一者的所述層之後，可執行電鍍(electroplating)或無電鍍覆(electroless plating)來順次地形成鍍鎳層及鍍錫層。此處，鍍錫層可具有與鍍鎳層的厚度相等或較所述厚度大的厚度。外部電極400可具有2微米至100微米的厚度。此處，鍍鎳層可具有1微米至10微米的厚度，且鍍錫層或鍍錫/銀層可具有2微米至10微米的厚度。
5.絕緣層
絕緣層500可設置於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320與本體100之間以使上部線圈圖案310及下部線圈圖案320與金屬粉末110絕緣。亦即，絕緣層500可覆蓋上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面及側表面。此處，絕緣層500可以實質上相同的厚度形成於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面及側表面上。舉例而言，絕緣層500可在上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面及側表面處具有近似1至1.2：1的厚度比。亦即，上部線圈圖案 310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面的厚度可較側表面的厚度大20%。較佳地，頂表面與側表面可具有相同的厚度。此外，絕緣層500可覆蓋基底200以及上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面及側表面。亦即，絕緣層500可形成於預定區被移除的基底200的被上部線圈圖案310及下部線圈圖案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上的絕緣層500可具有與位於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上的絕緣層500相同的厚度。亦即，位於基底200的頂表面上的絕緣層500可具有與位於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的頂表面上的絕緣層500相同的厚度，且位於基底200的側表面上的絕緣層500可具有與位於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的每一者的側表面上的絕緣層500相同的厚度。可使用聚對二甲苯以使絕緣層500在上部線圈圖案310及下部線圈圖案320與基底200上具有實質上相同的厚度。舉例而言，上面形成有上部線圈圖案310及下部線圈圖案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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上。舉例而言，可在氣化器(vaporizer)中將聚對二甲苯初次加熱及蒸發而變為二聚體(dimer)狀態且接著將聚對二甲苯第二次加熱及熱解成單體(monomer)狀態。接著，當利用連接至沈積室及機械真空泵(mechanical vacuum pump)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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上。作為另一選擇，除聚對二甲苯外，絕緣層500亦可由絕緣聚合物(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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上形成具有均勻厚度的絕緣層500。此外，儘管絕緣層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，當絕緣層500被聚對二甲苯塗佈時，相較於絕緣層500由聚醯亞胺製成的情形，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上部線圈圖案310與下部線圈圖案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，當上部線圈圖案310的圖案與下部線圈圖案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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上以預定厚度形成聚對二甲苯。圖12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13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13中所說明，在聚對二甲苯的情形中，儘管聚對二甲苯沿基底200的台階狀部分以及上部線圈圖案310及下部線圈圖案320的台階狀部分具有相對薄的厚度，然而如圖12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，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，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上部線圈圖案310及下部線圈圖案320上。
6.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在形成外部電極400前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或非晶態分散至且分佈至本體100的所述表面上。當外部電極400是藉由鍍覆製程而形成時，表面改質構件可在所述鍍覆製程之前分佈於本體100的所述表面上。亦即，表面改質構件可在對外部電極400的一部分執行印刷製程之前進行分佈或在執行印刷製程之後及執行鍍覆製程之前進行分佈。作為另一選擇，當不執行印刷製程時，可在表面改質構件進行分佈之後執行鍍覆製程。此處，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，可發生鍍覆層的生長的不均勻性。為解決此限制，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。
如上所述，在根據示例性實施例的功率電感器中，可調整金屬粉末110的粒徑以調整磁導率。亦即，當本體100是由具有彼此不同的平均粒度的至少三種金屬粉末110製成時，可調整具有大的平均粒度的金屬粉末的混合量以提高本體100的磁導率。因此，所述功率電感器的電感可提高。此外，由於製造出除金屬粉末110及聚合物120外亦包含導熱填料的本體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，由於絕緣層500利用聚對二甲苯而形成於上部線圈圖案310及下部線圈圖案320與本體100之間，因此絕緣層500可在上部線圈圖案310及下部線圈圖案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。此外，由於本體100內的基底200是由金屬磁性材料製成，因此可防止功率電感器的磁導率降低。此外，基底200的至少一部分可被移除，且本體100可被填充至 所述被移除的部分中以提高磁導率。
實驗實例
執行了以下測試來闡釋相依於根據示例性實施例的金屬粉末的磁導率變化。首先，根據示例性實施例製備了具有各種粒徑的金屬粉末以供測試使用。亦即，製備了具有各種粒徑的第一金屬粉末，且製備了第二金屬粉末及第三金屬粉末。製備了相對於D50具有55微米、40微米、31微米及23微米的平均粒度分佈的第一金屬粉末。此處，篩選出了具有40微米及55微米的粒度分佈的第一金屬粉末且因此第一金屬粉末具有40微米及55微米或大於55微米的平均粒度分佈。製備了相對於D50具有3微米及1.5微米的平均粒度分佈的第二金屬粉末及第三金屬粉末。此處，製備了彼此不同的具有由Fe、Si及Cr形成的組成的第一金屬粉末與第二金屬粉末，且製備了具有由Fe、C、O、P等形成的組成的第三金屬粉末。
將具有各種粒徑的金屬粉末與黏合劑(binder)進行了混合以製造各種漿料(slurry)。此處，以漿料的100重量%計，藉由將97.5重量%的金屬粉末與2.5重量%的黏合劑進行混合而製造出了所述漿料。此處，調整了金屬粉末及黏合劑的含量以量測依所述黏合劑的含量而定的特性。漿料被模製成70微米±3微米的厚度且被切割成150毫米×150毫米的大小以製造片材。此外，在120公斤力(kgf)的壓力下將5個片材進行疊層並壓縮了30秒以模製出本體，且接著在200℃的溫度下執行了1小時的熱固製程 (thermosetting process)。
根據熱處理而定的磁導率及品質因數的變化
使第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末彼此進行了混合以製造金屬粉末。此處，第一金屬粉末具有31微米的平均粒度分佈，且第二金屬粉末及第三金屬粉末分別具有3微米及1.5微米的平均粒度分佈。使第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末以7：1：2的比率進行了混合。亦即，以總金屬粉末的100重量%計，使70重量%的第一金屬粉末、10重量%的第二金屬粉末及20重量%的第三金屬粉末彼此進行了混合。接著，在表1中示出且在圖14中說明瞭執行熱處理時(測試1)及不執行熱處理時(測試2)3百萬赫(MHz)及5百萬赫的磁導率及品質因數(在下文中，稱作Q因數)。在300℃的溫度下執行了1小時的熱處理。在圖14中，A及B代表根據熱處理而定的3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表根據熱處理而定的3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0039-1
如表1中所示且如圖14中所說明，相較於不執行熱處理的測試1而言，在熱處理測試2的情形中，磁導率提高了近似0.5至近似1，且Q因數減小了近似0.4至近似1.8。因此，磁導率可 藉由對金屬粉末進行熱處理來提高。
根據第一金屬粉末的粒徑而定的磁導率及Q因數
第一金屬粉末的粒徑進行了變化以量測磁導率及Q因數。第一金屬粉末的粒徑變化成23微米、31微米、40微米及55微米(測試3至測試6)，且第二金屬粉末及第三金屬粉末分別維持3微米及1.5微米的粒徑。此處，未篩選出具有23微米及31微米的粒徑的第一金屬粉末，而是篩選出了具有40微米及55微米的粒徑的第一金屬粉末。此外，使第一金屬粉末、第二金屬粉末及第三金屬粉末以7：1：2的比率進行了混合。亦即，以總金屬粉末的100重量%計，使70重量%的第一金屬粉末、10重量%的第二金屬粉末及20重量%的第三金屬粉末彼此進行了混合。接著，在300攝氏度的溫度下對混合金屬粉末進行了1小時的熱處理。在表2中示出且在圖15中說明瞭根據第一金屬粉末的粒徑變化而定的磁導率及Q因數。在圖15中，A及B代表根據第一金屬粉末的粒徑而定的3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表根據第一金屬粉末的粒徑而定的3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0040-2
如表2中所示且如圖15中所說明，隨著第一金屬粉末(即，主要金屬粉末)的粒徑的增大，磁導率提高，且Q因數減小。因此，可控制主要金屬粉末的粒徑以調整磁導率。
根據第一金屬粉末的混合而定的磁導率及Q因數
使具有不同粒徑的第一-1金屬粉末與第一-2金屬粉末彼此進行了混合以量測磁導率及Q因數。第一-1金屬粉末具有31微米的粒徑，且第一-2金屬粉末具有23微米的粒徑。此外，第二金屬粉末及第三金屬粉末分別維持3微米及1.5微米的粒徑。此外，第一-1金屬粉末與第一-2金屬粉末的混合比被調整成了0：8至8：0(測試7至測試11)，且第二金屬粉末與第三金屬粉末以1.5：0.5的比率進行了混合。此外，在300℃的溫度下執行了1小時的熱處理。亦即，第一-1金屬粉末與第一-2金屬粉末的比率為0：8、1：7、3：4、4：4及8：0，且第二金屬粉末與第三金屬粉末的比率為1.5：0.5。在表3中示出且在圖16中說明瞭根據具有不同粒徑的所述兩種第一金屬粉末的混合比而定的磁導率及Q因數。在圖16中，A及B代表根據第一金屬粉末的混合比而定的3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表根據第一金屬粉末的混合比而定的3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0041-3
Figure 106122417-A0305-02-0042-4
如表3中所示且如圖16中所說明，隨著具有大的平均粒度分佈的精細微粒的含量的增加，磁導率提高，且Q因數減小。
根據第一金屬粉末的篩選而定的磁導率及Q因數
篩選第一金屬粉末的一部分以量測磁導率及Q因數。亦即，對第一-1金屬粉末進行了篩選以提供40微米或大於40微米的平均粒度分佈，且不對第一-2金屬粉末進行篩選以提供23微米的平均粒度分佈。此外，第二金屬粉末及第三金屬粉末分別維持3微米及1.5微米的粒徑。此外，第一-1金屬粉末與第一-2金屬粉末的混合比被調整成了0：7至6：1(測試12至測試18)，且第二金屬粉末與第三金屬粉末以2：1的比率進行了混合。亦即，使包括第一-1金屬粉末及第一-2金屬粉末的第一金屬粉末以及第二金屬粉末及第三金屬粉末以7：2：1的比率進行了混合。此外，在300℃的溫度下執行了1小時的熱處理。在表4中示出且在圖17中說明瞭根據經篩選第一-1金屬粉末的混合比而定的磁導率及Q因數。在圖17中，A及B代表3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0042-5
Figure 106122417-A0305-02-0043-6
如表4中所示且如圖17中所說明，隨著在篩選之後具有大的粒度的精細微粒的含量的增加，磁導率提高，且Q因數減小。
根據在篩選之後剩餘粉末的添加而定的磁導率及Q因數的變化
當添加在篩選出第一金屬粉末的一部分之後剩餘的粉末時，量測了磁導率及Q因數。亦即，對第一-1金屬粉末進行了篩選以提供40微米或大於40微米的平均粒度分佈，且藉由使經篩選的粉末與未經篩選的粉末進行混合而提供了第一-2金屬粉末。此處，第一-2金屬粉末包括未經篩選且具有23微米的平均粒度分佈的第一-2-1金屬粉末及在篩選之後剩餘的且具有23微米的平均粒度分佈的第一-2-2金屬粉末。此處，第一-2-1金屬粉末與第一-2-2金屬粉末被調整成2：0至0.5：1.5(測試19至測試24)的比率，且第一-1金屬粉末以及第二金屬粉末及第三金屬粉末被供應至達到5：2：1的比率。亦即，第一-1金屬粉末、第一-2-1金屬粉末及第一-2-2金屬粉末、以及第二金屬粉末及第三金屬粉末具有5：2至0.5：0至1.5：2：1的比率。此外，在300℃的溫度下執行了1小時的 熱處理。在表5中示出且在圖18中說明瞭當未經篩選的金屬粉末的一部分被在篩選之後剩餘的金屬粉末取代時的磁導率及Q因數。在圖18中，A及B代表3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0044-7
如上所述，能看出當在篩選之後剩餘的粉末取代組成的一部分時磁導率及Q因數減小。因此，在篩選之後剩餘的粉末沒有改善。
根據第一金屬粉末的粒徑的減小而定的磁導率及Q因數
量測了當第一金屬粉末的粒徑減小時的磁導率及Q因數。亦即，對第一-1金屬粉末進行了篩選以提供40微米或大於40微米的平均粒度分佈，且藉由使未經篩選的不同金屬粉末進行混合而提供了第一-2金屬粉末。此處，第一-2金屬粉末包括未經篩選且具有23微米的平均粒度分佈的第一-2-1金屬粉末及未經篩選且具有8微米的平均粒度分佈的第一-2-2金屬粉末。此處，第一-2-1金屬粉末與第一-2-2金屬粉末被調整成2：0至0.5：1.5(測試 25至測試31)的比率，且第一-1金屬粉末以及第二金屬粉末及第三金屬粉末被供應至達到5：2：1的比率。亦即，第一-1金屬粉末、第一-2-1金屬粉末及第一-2-2金屬粉末、以及第二金屬粉末及第三金屬粉末具有為5：2至0.5：0至1.5：2：1的比率。此外，在300℃的溫度下執行了1小時的熱處理。在表6中示出且在圖19中說明瞭當第一金屬粉末的粒徑減小時的磁導率及Q因數。在圖19中，A及B代表3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0045-8
如上所述，由於所述金屬粉末被具有小的粒度的金屬粉末取代，磁導率可減小，且Q因數可得到局部改善。具體而言，在少量金屬粉末被取代的情形中，Q因數可得到改善。
根據第三金屬粉末的含量而定的磁導率及Q因數
量測了根據第三金屬粉末的含量而定的磁導率及Q因數。亦即，在不進行篩選的條件下，第一金屬粉末具有23微米的 平均粒度分佈，且第二金屬粉末及第三金屬粉末分別具有3微米及1.5微米的平均粒度分佈。此處，使第一金屬粉末的含量固定，且調整了第二金屬粉末及第三金屬粉末的含量。亦即，第二金屬粉末的含量與第三金屬粉末的含量被調整成了3：0至1：2的比率(測試32至測試35)。因此，使第一金屬粉末以及第二金屬粉末及第三金屬粉末以7：3至1：0至2的比率進行混合。此外，在300℃的溫度下執行了1小時的熱處理。在表7中示出且在圖20中說明瞭當第二金屬粉末及第三金屬粉末的含量變化時的磁導率及Q因數。在圖20中，A及B代表3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表3百萬赫及5百萬赫的品質因數。
Figure 106122417-A0305-02-0046-9
如上所述，當非晶態精細微粒的一部分被少量羥基鐵粉(carbonyl iron powder，CIP)取代時，磁導率及Q因數可增大。
根據黏合劑的含量而定的磁導率及Q因數
根據黏合劑的含量而定的磁導率及Q因數。亦即，對第一-1金屬粉末進行了篩選以提供40微米或大於40微米的平均粒 度分佈，且未對第一-2金屬粉末進行篩選以提供23微米的平均粒度分佈。此外，第二金屬粉末及第三金屬粉末分別維持3微米及1.5微米的粒徑。此處，使第一-1金屬粉末及第一-2金屬粉末以及第二金屬粉末及第三金屬粉末以3：4：2.5：0.5的比率進行了混合。在300攝氏度的溫度下對金屬粉末進行了1小時的熱處理。此外，使金屬粉末與具有各種含量的黏合劑進行了混合以量測磁導率及Q因數。亦即，量測了當黏合劑具有2.5重量%、2.25重量%及2.0重量%的含量時(測試36至測試38)的磁導率及Q因數。因此，在測試36至38中，金屬粉末的含量變化至97.5重量%、97.75重量%及98重量%。亦即，當金屬粉末與黏合劑的混合物具有100重量%的含量時，調整了所述金屬粉末及所述黏合劑的含量。在表8中示出且在圖21中說明瞭根據黏合劑的含量而定的磁導率及Q因數。在圖21中，A及B代表3百萬赫及5百萬赫的磁導率，且C及D代表3百萬赫及5百萬赫的Q因數。
Figure 106122417-A0305-02-0047-10
如上所述，隨著黏合劑含量的減小，磁導率提高，且Q因數減小。
實施例及經修改實例
將闡述根據各種實施例及經修改實例的功率電感器。
圖22是根據另一示例性實施例的功率電感器的剖視圖。
參照圖22，根據另一示例性實施例的功率電感器可包括：本體100，包含導熱填料；基底200，設置於本體100中；上部線圈圖案310及下部線圈圖案320，安置於基底200的至少一個表面上；外部電極410及420，設置於本體100外部；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)可安置於本體100的至少一個區域上。亦即，第一磁性層610可安置於本體100的頂表面上，且第二磁性層620可安置於本體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聚合物來製造。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。此處，以金屬粉末的100重量%計，聚合物可被增加至15重量%的含量。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至少一者。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。除金屬粉末及聚合物外，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。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安置於本體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、聚合物120及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23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可被設置成片材形式且安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、聚合物120及導熱填料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，磁性層可被安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24是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖；圖25是沿圖24所示的線A-A’截取的剖視圖；且圖26是沿圖24所示的線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(第一基底200a及第二基底200b)，設置於本體100中；線圈圖案300(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330及下部線圈圖案340)，安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，安置於本體100外部；絕緣層500，安置於線圈圖案300上；以及連接電極700(710及720)，與本體100外部的外部電極410及420間隔開並連接至安置於本體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(第一基底200a及第二基底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(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(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可安置於所述至少兩個基底200之間。本體100可安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，由於絕緣層500安置於在所述至少兩個基底200上安置的線圈圖案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(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330及下部線圈圖案340)可安置於所述至少兩個基底200中的每一者的至少一個表面上，較佳地安置於所述至少兩個基底200中的每一者的兩個表面上。此處，上部線圈圖案310與下部線圈圖案320可安置於第一基底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，上部線圈圖案330與下部線圈圖案340可安置於第二基底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。安置於基底200上的所述兩個線圈圖案(上部線圈圖案310及下部線圈圖案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可被安置成與上面不安置上部線圈圖案310及330的區域重疊。
外部電極400(410及420)可安置於本體100的兩個端部上。舉例而言，外部電極400可安置於本體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，且外部電極420可連接至下部線圈圖案340。亦即，外部電極400可連接至安置於第一基底200a及第二基底200b上的上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330及下部線圈圖案340中的每一者。
連接電極700可安置於本體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可安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可安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可被設置成將安置於第一基底200a上的上部線圈圖案310及下部線圈圖案320中的至少一者連接至安置於第二基底200b上的上部線圈圖案330及下部線圈圖案340中的至少一者。亦即，連接電極710可在本體100的外部將安置於 第一基底200a下方的下部線圈圖案320連接至安置於第二基底200b上方的上部線圈圖案330。亦即，外部電極410可連接至上部線圈圖案310，連接電極710可將下部線圈圖案320與上部線圈圖案330連接至彼此，且外部電極420可連接至下部線圈圖案340。因此，安置於第一基底200a及第二基底200b上的上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330及下部線圈圖案340可串聯地連接至彼此。儘管連接電極710將下部線圈圖案320與上部線圈圖案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連接至下部線圈圖案320及上部線圈圖案330。連接電極700可藉由將本體100浸入至導電膏體中來形成或藉由各種方法(例如，印刷、沈積及濺鍍)而形成於本體100的一個側表面上。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的表面上可更安置有鍍鎳層(圖中未示出)及鍍錫層(圖中未示出)。
圖27至圖28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(第一基底200a、第二基底200b及第三基底200c)可設置於本體100中，線圈圖案300(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330、下部線圈圖案340、上部線圈圖案350及下部線圈圖案360)可安置於基底200中的每一者的一個表面及另一表面上，上部線圈圖 案310及下部線圈圖案360可連接至外部電極410及420，且下部線圈圖案320及上部線圈圖案330可連接至連接電極710，並且下部線圈圖案340及上部線圈圖案350可連接至連接電極720。因此，分別安置於所述三個基底(第一基底200a、第二基底200b及第三基底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，至少一個表面上安置有線圈圖案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，且安置於另一基底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，分別安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29是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖，且圖30及圖31是沿圖29所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。此外，圖32是內部平面圖。
參照圖29至圖32，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(第一基底200a、第二基底200b及第三基底200c)，在水平方向上設置於本體100中；線圈圖案300(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案 330、下部線圈圖案340、上部線圈圖案350及下部線圈圖案360)，安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、420、430、440、450及460，安置於本體100外部且安置於所述至少兩個基底200(第一基底200a、第二基底200b及第三基底200c)上；以及絕緣層500，安置於線圈圖案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(第一基底200a、第二基底200b及第三基底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(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(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23中所說明被移除，且接著，本體100可被填充。
線圈圖案300(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330、下部線圈圖案340、上部線圈圖案350及下部線圈圖案360)可安置於所述多個基底200中的每一者的至少一個 表面上，較佳地安置於所述多個基底200中的每一者的兩個表面上。此處，上部線圈圖案310及下部線圈圖案320可安置於第一基底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，上部線圈圖案330及下部線圈圖案340可安置於第二基底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，上部線圈圖案350及下部線圈圖案360可安置於第三基底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。安置於基底200上的所述兩個線圈圖案(上部線圈圖案310及下部線圈圖案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，安置於基底200的一側上的上部線圈圖案310、330及350與安置於基底200的另一側上的下部線圈圖案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，安置於基底200的所述一側上的上部線圈圖案310、330及350可被安置成與上面不安置基底200的另一側上所安置的下部線圈圖案320、340及360的區域重疊。
外部電極400(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 至分別安置於所述多個基底200上的線圈圖案300。舉例而言，外部電極410及420可分別連接至上部線圈圖案310及下部線圈圖案320，外部電極430及440可分別連接至上部線圈圖案330及下部線圈圖案340，且外部電極450及460可分別連接至上部線圈圖案350及下部線圈圖案360。亦即，外部電極400可分別連接至安置於基底200a、200b及200c上的線圈圖案300。
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，且分別安置於基底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安置，且一個本體100中可設置有至少兩個功率電感器。
圖33是根據又一示例性實施例的功率電感器的立體圖，且圖34及圖35是沿圖33所示的線A-A’及線B-B’截取的剖視圖。
參照圖33至圖35，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(第一基底200a及第二基底200b)，設置於本體100中；線圈圖案300(上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈圖案330及下部線圈圖案340)，安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(410、420、430及440)，安置於本體100的彼此面對的兩個側表面上且分別連接至安置於第一基底200a及第二基底200b上的上部線圈圖案310、下部線圈圖案320、上部線圈 圖案330及下部線圈圖案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，且安置於基底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，且分別安置於基底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安置，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24至圖35所述的前述實施例中，所述多個基底200上安置有線圈圖案300，線圈圖案300安置於本體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，分別安置於所述多個基底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，分別安置於所述多個基底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，且分別安置於所述多個基底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，分別安置於基底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，當安置於所述三個基底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。當安置於所述三個基底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。
在根據示例性實施例的功率電感器中，本體可由金屬粉末及聚合物製成，且可提供具有不同的平均粒度分佈的所述至少三種金屬粉末。因此，磁導率可根據金屬粉末的粒徑變化來調整。
另外，導熱填料可進一步設置於本體中以將所述本體的熱量充分釋放至外部，且因此，可防止電感因所述本體的熱量而減小。
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絕緣層，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安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。
100‧‧‧本體
110‧‧‧金屬粉末
120‧‧‧聚合物
200‧‧‧基底
210‧‧‧導電通路
220‧‧‧通孔
300‧‧‧線圈圖案
310‧‧‧上部線圈圖案
320‧‧‧下部線圈圖案
400、410、420‧‧‧外部電極
500‧‧‧絕緣層
A-A’‧‧‧線

Claims (15)

  1. 一種功率電感器，包括：本體，包含金屬粉末及聚合物；至少一個基底，設置於所述本體中；以及至少一個線圈圖案，安置於所述基底的至少一個表面上，其中所述金屬粉末包含第一金屬粉末至第三金屬粉末，所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末的粒度分佈的中值彼此不同，所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末混合且分佈於所述本體中，使所述本體具有一個磁導率，所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的每一者是由含有Fe的合金製成，所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的至少一者經過熱處理或篩選，所述磁導率是以經由經熱處理或經篩選的所述金屬粉末進行調整，在混合多種金屬粉末後進行熱處理，所述線圈圖案包括第一鍍覆層與覆蓋所述第一鍍覆層的第二鍍覆層，所述第一鍍覆層具有傾斜度，以使所述第一鍍覆層的側表面具有沿向上方向逐漸減小的寬度，且所述第二鍍覆層覆蓋所述第一鍍覆層的頂表面與側表面，所述第二鍍覆層的側表面具有小於所述第一鍍覆層的側表面 的傾斜度，以及包括所述第一鍍覆層及所述第二鍍覆層的所述線圈圖案具有頂表面的寬度對底表面的寬度為0.5：1至0.9：1的比率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其中所述第一金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為20微米至100微米，所述第二金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為2微米至20微米，所述第三金屬粉末的所述粒度分佈的所述中值為1微米至10微米。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中以所述金屬粉末的100重量%計，含有50重量%至90重量%的所述第一金屬粉末、5重量%至25重量%的所述第二金屬粉末及5重量%至25%重量%的所述第三金屬粉末。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的至少一者更包括所述粒度分佈的中值不同的至少一種金屬粉末。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的功率電感器，其中所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末中的至少一者具有不同的Fe含量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的功率電感器，其中所述第二金屬粉末及所述第三金屬粉末中的每一者具有較所述第一金屬粉末的Fe含量大的Fe含量。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的功率電感器，更包含第四金屬粉末，所述第四金屬粉末具有與所述第一金屬粉末至所述第 三金屬粉末中的每一者的組成不同的組成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的功率電感器，其中所述第一金屬粉末至所述第三金屬粉末含有Fe、Si及Cr，且所述第四金屬粉末不含有Si及Cr。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的功率電感器，其中所述第二金屬粉末具有較所述第三金屬粉末的Si含量高的Si含量及較所述第三金屬粉末的Cr含量低的Cr含量。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的功率電感器，其中所述第一金屬粉末至所述第四金屬粉末中的至少一者是晶態的，且其餘是非晶態的。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其中所述基底的至少一個區被移除，且所述本體填充至所述被移除的區中。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的功率電感器，其中藉由移除所述線圈圖案的整個外側區域，所述基底具有相對於所述本體的側表面突出的彎曲表面。
  13. 如申請專利範圍第1項或第12項所述的功率電感器，其中安置於所述基底的一個表面上的線圈圖案與另一表面上的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。
  14. 如申請專利範圍第1項或第12項所述的功率電感器，其中所述線圈圖案的至少一個區具有不同的寬度。
  15. 如申請專利範圍第1項或第12項所述的功率電感器，更包括位於所述線圈圖案與所述本體之間的絕緣層， 其中所述絕緣層在所述線圈圖案的頂表面及側表面上安置成均勻的厚度，且具有與所述線圈圖案的所述頂表面及所述側表面中的每一者在所述基底上的厚度相同的厚度。
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