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CN106409484B - 线圈组件及制造该线圈组件的方法 - Google Patents

线圈组件及制造该线圈组件的方法 Download PDF

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CN106409484B
CN106409484B CN201610617324.9A CN201610617324A CN106409484B CN 106409484 B CN106409484 B CN 106409484B CN 201610617324 A CN201610617324 A CN 201610617324A CN 106409484 B CN106409484 B CN 106409484B
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金铅洙
李东焕
尹虎珍
严智铉
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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Abstract

公开了一种线圈组件及制造该线圈组件的方法。所述线圈组件包括:主体部,包含磁性材料;线圈部,设置在主体部中;电极部,设置在主体部上。线圈部包括:支撑构件;第一线圈层,设置在支撑构件的至少一个表面上;第一绝缘层,堆叠在支撑构件的至少一个表面上并覆盖第一线圈层;第二线圈层,设置在第一绝缘层上。所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数。此外或可选地,第一线圈层的导体具有小于1的高宽比。还提供了制造这样的线圈组件的方法。

Description

线圈组件及制造该线圈组件的方法
本申请要求于2015年7月29日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0107021号韩国专利申请以及于2016年3月24日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0035328号韩国专利申请的优先权的权益,所述韩国专利申请的公开的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种线圈组件及制造该线圈组件的方法。
背景技术
根据诸如数字电视(TV)、移动电话和膝上型计算机等的电子装置的小型化和轻薄化,在这样的电子装置中使用的线圈组件相应地需要被小型化和轻薄化。为了寻求这样的组件,已经积极地进行了各种缠绕式或薄膜式线圈组件的研究和开发。
作为线圈组件的小型化和轻薄化的一部分,小型化和轻薄化的线圈组件除了小型化和轻薄化之外还需要提供与现有线圈组件的特性等同的特性。为了满足这样的需求,需要确保具有足够尺寸的具有低直流(DC)阻抗Rdc并在其中填充有磁性材料的芯部。为了实现该目的,已经使用例如各向异性镀覆技术来开发具有更大的高宽比的线圈图案以及具有更大的截面面积的线圈部的线圈组件。
然而,当由于小型化和轻薄化的需求而在有限的空间中使用各向异性镀覆技术制造线圈组件时,由于高宽比的增加导致增加了缺陷的风险,包括由于镀覆生长的均匀性下降和线圈部之间短路的出现等导致的缺陷。
发明内容
本公开的一方面提供了一种可减小诸如短路等缺陷出现的风险并可确保线圈的均匀性和低直流(DC)阻抗Rdc的线圈组件。制造该线圈组件的方法提供类似的优点。
提出的几个技术方案中的一个包括:通过使用支撑构件上的绝缘层稳定地形成多个线圈层而在多个堆叠的线圈层的堆叠方向上增加匝数或者绕组数。
根据本公开的一方面,一种线圈组件可包括:主体部,包含磁性材料;线圈部,设置在主体部中;电极部,设置在主体部上。所述线圈部包括:支撑构件;第一线圈层,设置在支撑构件的至少一个表面上;第一绝缘层,堆叠在所述支撑构件的至少一个表面上并覆盖第一线圈层;第二线圈层,设置在第一绝缘层上。所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数。
根据本公开的另一方面,一种制造线圈组件的方法可包括:形成线圈部,形成使线圈部容纳在其中的主体部,在主体部上形成电极部。通过下述方法形成线圈部:在支撑构件的至少一个表面上通过镀覆形成第一线圈层;在支撑构件的至少一个表面上堆叠第一绝缘层,以便覆盖第一线圈层;在第一绝缘层上通过镀覆形成第二线圈层。所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数。
根据本公开的又一方面,一种线圈组件包括:主体部,包含磁性材料;线圈部,设置在主体部中;电极部,设置在主体部上。所述线圈部包括:支撑构件;第一线圈层,设置在支撑构件的一个表面上;第一绝缘层,堆叠在支撑构件的所述一个表面上并覆盖第一线圈层;第二线圈层,设置在第一绝缘层上。所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第一线圈层的导体具有小于1的高宽比h1/w1,其中,厚度h1是与支撑构件的使第一线圈层设置在其上的所述一个表面正交进行测量的,宽度w1是平行于支撑构件的所述一个表面进行测量的。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述,本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解,在附图中:
图1是示意性示出在电子装置中使用的线圈组件的示例的示图;
图2是示出线圈组件的示例的示意性透视图;
图3是图2的线圈组件的沿I-I′线截取的示意性截面图;
图4是图3的线圈组件的区域A的示意性截面放大图;
图5是图2的线圈组件的沿II-II′线截取的示意性截面图;
图6是图5的线圈组件的沿方向a观察的主体部的示意性截面放大图;
图7是示出制造图2的线圈组件的工艺的示例的流程图;
图8A至图8F是示出用于形成图3的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图9A至图9F是示出用于形成图5的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图10是示出线圈组件的另一示例的示意性透视图;
图11是图10的线圈组件的沿III-III′线截取的示意性截面图;
图12是图11的线圈组件的区域B的示意性截面放大图;
图13是图10的线圈组件的沿IV-IV′线截取的示意性截面图;
图14是图13的线圈组件的沿方向b观察的主体部的示意性截面图;
图15是示出制造图10的线圈组件的工艺的示例的流程图;
图16A至图16F是示出用于形成图11的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图17A至图17F是示出用于形成图13的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图18是示出线圈组件的另一示例的示意性透视图;
图19是图18的线圈组件的沿V-V′线截取的示意性截面图;
图20是图19的线圈组件的区域C的示意性截面放大图;
图21是图18的线圈组件的沿VI-VI′线截取的示意性截面图;
图22是图21的线圈组件的沿方向c观察的主体部的示意性截面图;
图23是示出制造图18的线圈组件的工艺的示例的流程图;
图24A至图24G是示出用于形成图19的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图25A至图25G是示出用于形成图21的线圈部的工艺步骤的示例的示意图;
图26是示出线圈组件的另一示例的示意性透视图;
图27是图26的线圈组件的沿VII-VII′线截取的示意性截面图;
图28是图27的线圈组件的区域D的示意性截面放大图;
图29是图26的线圈组件的沿VIII-VIII′线截取的示意性截面图;
图30是图29的线圈组件的沿方向d观察的主体部的示意性截面图;
图31是示出图27的线圈部中的电连接的示意性截面图;
图32是示出磁性材料的示例的示意性截面图;
图33是示出磁性材料的另一示例的示意性截面图;
图34是示出应用了各向同性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图;
图35是示出应用了各向异性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图;
图36是示出各种形式的线圈组件的电感的对比结果的示图;
图37是示出各种形式的线圈组件的饱和电流特性的对比结果的示图;
图38A和图38B是示出各种形式的线圈组件的镀覆分布结果的对比的示图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图在下面描述本公开的实施例。
然而,本公开可按照多种不同的形式实施,并且不应被解释为局限于这里所陈述的具体实施例。更确切地说,提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的,并将本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。
在整个说明书中,将理解的是,当元件(诸如,层、区域或晶圆(基板))被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时,其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件,或者可存在介于他们之间的其他元件。相比而言,当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时,可以不存在介于他们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。如在此所使用的,术语“和/或”包括相关所列项的一项或更多项的任何以及全部组合。
将明显的是,尽管可在这里使用“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各个构件、组件、区域、层和/或部分,但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一个构件、组件、区域、层或部分相区分。因此,在不脱离示例性实施例的教导的情况下,以下讨论的第一构件、组件、区域、层或部分可被命名为第二构件、组件、区域、层或部分。
在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”等的空间关系术语,以易于描述如附图所示的一个元件相对于一个或更多个其他元件的位置关系。将理解的是,空间关系术语意图包含除了在附图中所描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的装置被翻转,则被描述为“在”相对于其他元件或特征“之上”或“上部”的元件随后将定位为在其他元件或特征“之下”或“下部”。因此,术语“在……之上”可根据装置、元件或附图的特定方向包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或处于其他方位),并可对在这里使用的空间关系描述符做出相应的解释。
在此使用的术语仅用于描述特定示例性实施例,并且不意图限制本公开。如在此所使用的,除非上下文另外清楚地指明,否则单数的形式也意图包括复数的形式。还将理解的是,在该说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”列举存在的所陈述的特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们组成的组,但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、构件、元件和/或它们组成的组。
在下文中,将参照示出实施例的示意图描述本公开的实施例。在附图中,示出了具有理想形状的组件。然而,例如,由制造技术和/或公差的可变性导致的这些理想形状的变形也落入到本公开的范围内。因此,本公开的实施例不应被解释为局限于在此示出的区域的特定形状,而是应被更普遍地解释为包括由于制造方法或工艺导致的形状的改变。下面的实施例还可由实施例中的一个或其组合构成。
本公开描述了各种构造,在这里仅示出了示例性构造。然而,本公开不限于这里所示出的特定示例性构造,而是还扩展到其他相似/类似构造。
电子装置
图1是示意性示出在电子装置中使用的线圈组件的示例的示图。
参照图1,可领会的是,在电子装置中可使用各种电子组件。例如,除了各种线圈组件之外,图1的电子装置还包括下列组件中的一个或更多个:应用处理器、直流(DC)到DC(DC/DC)的转换器、诸如用于蜂窝射频(RF)通信的通信处理器、一个或更多个收发器(被构造为使用无线局域网(WLAN)、蓝牙(BT)、无线保真(WiFi)、频率调制(FM)、全球定位系统(GPS)和/或近场通信(NFC)标准进行通信)、电源管理集成电路(PMIC)、电池、开关模式电池充电器(SMBC)、液晶显示器(LCD)和/或有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器、音频编解码器、通用串行总线(USB)2.0/3.0接口和/或高清晰度多媒体接口(HDMI)和条件接收模块(CAM)等。这里,各种线圈组件可适于根据它们的目的而用在这些电子组件之间和/或用在组件中,以去除噪声等。例如,电子装置可包括一个或更多个电力电感器1、高频(HF)电感器2、普通磁珠3、用于高频(例如,GHz)应用程序的磁珠4和共模滤波器5等。
详细地,电力电感器1可用于以磁场形式存储电力,以保持输出电压,从而使电力稳定。此外,高频(HF)电感器2可用于执行阻抗匹配以确保所需频率或切断噪声和交流(AC)成分。此外,普通磁珠3可用于去除电线和信号线的噪声或者去除高频波纹。此外,用于高频(例如,GHz)应用程序的磁珠4可用于去除与音频有关的电线和信号线的高频噪声。此外,共模滤波器5可用于使电流以不同的模式通过并仅仅去除共模噪声。
电子装置的典型示例可以是智能手机,但不限于此。电子装置还可以是例如个人数字助理、数码摄影机、数字静态照相机、网络系统、计算机、监视器、电视机、视频游戏或智能手表等。除了上述电子装置之外,电子装置还可以是各种其他电子装置。
线圈组件
在下文中,为了方便解释,将描述本公开的线圈组件(具体地,是电感器)。然而,线圈组件可以可选地表示为上述其他线圈组件中任何一种的形式。
图2是示出线圈组件的示例的示意性透视图。
图3是图2的线圈组件的沿I-I′线截取的示意性截面图。
图4是图3的线圈组件的区域A的示意性截面放大图。
参照图2至图4,根据示例的线圈组件10A可具有使线圈部200设置在包含磁性材料的主体部100中的结构。电连接到线圈部200的电极部300可设置在主体部100的外表面上。线圈部200可包括支撑构件230以及设置在支撑构件230的两个表面上的多个线圈层211、212、221和222。设置在支撑构件230的两个表面上并分别覆盖形成在内部的第一线圈层211和221中的对应的一个的绝缘层213和223可分别设置在形成在上部的第一线圈层211与第二线圈层212之间和形成在下部的第一线圈层221与第二线圈层222之间。
主体部100可形成线圈组件10A的外型。主体部100可具有在第一方向上背对彼此的第一表面和第二表面、在第二方向上背对彼此的第三表面和第四表面以及在第三方向上背对彼此的第五表面和第六表面。主体部100可具有近似六面体形状,但不限于此。第一至第六表面彼此相交处的六个拐角可通过研磨等倒圆角。主体部100可包括具有磁性的磁性材料。例如,主体部100可通过使铁氧体和/或磁性金属颗粒在树脂中混合而形成。铁氧体可以是诸如Mn-Zn基铁氧体、Ni-Zn基铁氧体、Ni-Zn-Cu基铁氧体、Mn-Mg基铁氧体、Ba基铁氧体或Li基铁氧体等的材料。磁性金属颗粒可包括从由铁(Fe)、硅(Si)、铬(Cr)、铝(Al)和镍(Ni)组成的组中选择的一种或更多种。例如,磁性金属颗粒可以是Fe-Si-B-Cr基非晶态金属颗粒,但是不一定限于此。磁性金属颗粒可具有大约0.1μm至30μm的直径。主体部100可具有使使铁氧体和/或磁性金属颗粒分布在诸如环氧树脂或聚酰亚胺树脂等热固性树脂中的形式。主体部100的厚度T(和主体部100的其他尺寸)可根据其中使用了线圈组件的电子装置的特性而改变,并可以是大约500μm至900μm,但不限于此。
线圈部200可通过线圈组件10A的线圈中显示的性能执行电子装置中的各种功能。例如,线圈组件10A可以是功率电感器。在这种情况下,线圈部200可用于以磁场形式存储电力,以保持输出电压,从而使电力稳定。分别堆叠在支撑构件230的表面上的多个线圈层211、212、221和222可通过贯穿支撑构件230的过孔234彼此电连接。多个线圈层211、212、221和222中的设置在内部的线圈层211和221以及多个线圈层211、212、221和222中的设置在外部的线圈层212和222可通过贯穿设置在线圈层211与线圈层212之间的绝缘层213的过孔214以及线圈层221和线圈层222之间的绝缘层223的过孔224彼此电连接。其结果是,多个线圈层211、212、221和222可电连接到彼此,以形成一个线圈。通孔105可形成在线圈部200的中央部。通孔105可填充有构成主体部100的磁性材料。线圈部200可包括:第一线圈层211和221,形成在支撑构件230的各个背对的表面上,即,堆叠在内部;第二线圈层212和222,形成在绝缘层213和223上,即,分别堆叠在第一线圈层211顶部和第一线圈层221下面上的外部。绝缘层213和223可分别设置在第一线圈层211与第二线圈层212之间和第一线圈层221与第二线圈层222之间。第二线圈层212和222可分别被绝缘膜215和225所覆盖。
第一线圈层211和221的线圈图案的导体的截面部分可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1),其中,h1是与支撑构件230的使第一线圈层211和221设置在其上的背对的表面正交进行测量的,w1是与所述背对的表面平行进行测量的)。第二线圈层212和222的线圈图案的导体的截面部分可具有大于1的高宽比(AR)(厚度h2与宽度w2的比(h2/w2),其中,h2是与支撑构件230的使第一线圈层211和221设置在其上的背对的表面正交进行测量的,w2是与所述背对的表面平行进行测量的)。也就是说,在根据示例的线圈组件10A中,第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222的线圈图案的导体的截面部分可彼此不同。例如,第一线圈层211和221的线圈图案的导体的截面部分可具有大约的160μm至190μm的宽度w1和大约60μm至90μm的厚度h1,第二线圈层212和222的线圈图案的导体的截面部分可具有大约的60μm至90μm宽度w2和大约90μm至120μm的厚度h2
同时,在诸如电感器的线圈组件的主要特性中,直流(DC)阻抗Rdc特性可随着线圈部200的截面面积增大而减小。此外,电感可随着主体部100中的使磁通量通过的磁性区域的面积增大而变大。因此,为了减小DC阻抗Rdc并增加电感,需要增大线圈部200的截面面积,并且需要增大磁性区域的面积。作为增加线圈部200的截面面积的方法,具有增大线圈图案的导体的宽度(例如,w1和w2)的方法以及增大线圈图案的导体的厚度(例如,h1和h2)的方法。然而,在仅仅增大线圈图案的导体的宽度的情况下,具有将出现在相邻的线圈图案之间短路的风险。此外,在可实现的线圈图案的匝数方面产生限制,并减小了磁性区域占据的面积,使得效率降低,并且,还在实现高电感产品方面产生限制。为了克服这些限制,已经需要在不增大线圈图案导体的宽度的情况下通过增大线圈图案导体的厚度而获得的具有高的高宽比的线圈图案导体的实现。
同时,图34是示出使应用了各向同性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图。应用了各向同性镀覆技术的线圈组件可通过下述方法来制造:例如,通过各向同性镀覆技术在支撑构件1030的背对的表面上形成均呈平面线圈形状的线圈图案1021和1022;使用磁性材料包埋线圈图案1021和1022,以形成主体部1010;在主体部1010的外表面上形成分别电连接到线圈图案1021和1022的外电极1041和1042。然而,由于在执行电镀方法的同时执行镀覆,使得线圈图案在厚度方向和宽度方向同时生长,因此各向同性镀覆技术在实现如图34所示的高的高宽比方面存在限制。
同时图35是示出应用了各向异性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图。应用了各向异性镀覆技术的线圈组件可通过下面的方向来制造:例如,通过各向异性镀覆技术在支撑构件2030的背对的表面上形成分别具有平面线圈形状的线圈图案2021和2022;使用磁性材料包埋线圈图案2021和2022,以形成主体部2010;在主体部2010的外表面上形成分别电连接到线圈图案2021和2022的外电极2041和2042。然而,在应用了各向异性镀覆技术的情况下,虽然可实现高的高宽比,但由于高宽比的增大会导致镀覆生长的均匀性降低,并且镀覆厚度的分布变宽,使得会容易出现相邻线圈绕组或图案之间的短路。
另一方面,作为根据示例的线圈组件10A,在第一线圈层211和221的线圈图案导体的高宽比小于1的情况下,可在用于形成线圈图案的工艺技术所允许的分布之内自由地调整线圈图案的宽度和高度,使得线圈图案导体的均匀性可以是优异的,并且,线圈图案导体在宽度方向上是宽的,使得线圈部的导体的截面面积增加,从而可实现低DC阻抗Rdc特性。此外,在第二线圈层212和222的线圈图案导体的高宽比大于1的情况下,第二线圈层212和222的线圈图案可在相同的平面上均具有比第一线圈层211和221的线圈图案的匝(或绕组)数更高的匝(或绕组)数。也就是说,形成线圈部的各个绕组的导体的截面面积减小,但可进一步增加匝(或绕组)数,这对实现高电感特别有利。
此外,在根据示例的线圈组件10A中,第一线圈层211和221的线圈图案导体的高宽比可小于1,使得第一线圈层211和221的线圈图案导体的厚度可以基本上是薄的,第二线圈层212和222的线圈图案导体的高宽比可大于1,但第二线圈层212和222的线圈图案导体的线宽本身可薄薄地实现,使得第二线圈层212和222的线圈图案导体的宽度可以不是非常厚。此外,为了具有足够的匝(或绕组)数,各个线圈层211、221、212和222可形成为在水平方向(即,第一方向和/或第二方向(例如,与支撑构件230的使第一线圈层211和221设置在其上的背对的表面平行的方向))上尽可能多地利用空间。也就是说,在竖直方向上堆叠的第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222可具有重叠的区域。因此,可实现薄的并具有足够的线圈特性的线圈组件。
第一线圈层211和221的线圈图案导体可具有如上所述的小于1的高宽比(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1))。此外,第一线圈层211和221的线圈图案的匝(或绕组)数可以是一匝。这里,匝数是一匝的含义是匝数等于或小于1(例如,不完全匝)。另一方面,第二线圈层212和222的线圈图案导体可具有如上所述的大于1的高宽比(厚度h2与宽度w2的比(h2/w2))。此外,第二线圈层212和222的线圈图案的匝(或绕组)数可以是多匝。这里,匝数是多匝的含义是匝数大于1。因此,如上所述,线圈部的截面面积减小,但可进一步增加匝数,这样对实现高电感特别有利。
当第一线圈层211和221的线圈图案的匝数是x并且第二线圈层212和222的线圈图案的匝数是y时,y与x的比(y/x)可以是2或更大。例如,y与x的比(y/x)可以是大约2至3(或者在2至3的范围)。在这种情况下,可克服各向同性镀覆技术和各向异性镀覆技术的缺点,可增加匝数,使得可实现更高水平的电感。
在附图中仅仅示出了第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222,但还可在第二线圈层212和222上形成(例如,在其上和/或其下堆叠)额外的线圈层,其中形成了过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第二线圈层212和222之间,使得额外的线圈层与第二线圈层212和222可彼此电连接。在这种情况下,可将与第一线圈层211和221或第二线圈层212和222相同的成分或材料应用到额外的线圈层。此外,额外的线圈层还可形成在第一线圈层211和221与第二线圈层212和222之间,其中形成过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第一线圈层211和221或第二线圈层212和222之间,使得额外的线圈层和第一线圈层211和221或第二线圈层212和222可彼此电连接。在这种情况下,也可将与第一线圈层211和221或第二线圈层212和222相同的成分或材料应用到额外的线圈层。
只要支撑构件230可支撑多个线圈层211、212、221和222,不具体地限定支撑构件230的材料或种类。例如,支撑构件230可以是覆铜板(CCL)、聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板或金属基软磁基板等。此外,支撑构件230可以是由绝缘树脂形成的绝缘基板。绝缘树脂可以是诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂、具有浸渍在热固性树脂和热塑性树脂中的诸如玻璃纤维或无机填充剂的加强材料的树脂(诸如半固化片、ABF(Ajinomoto Build up Film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂或光可成像电介质(PID,photo-imageable dielectric)树脂)等。包括玻璃纤维和环氧树脂的绝缘基板可用于刚度保持方面,但不限于此。支撑构件230的厚度T(例如,支撑构件230的最小尺寸)可以是80μm或更小,优选60μm或更小,更优选40μm或更小,但不限于此。
当支撑构件230的厚度是H并且主体部100的厚度是T时,H与T的比(H/T)可以是0.15或更小,例如,大约0.05至0.10。在支撑构件230的厚度在主体部100中所占的比例大于0.15时,设置在线圈部200的上部和下部的磁性材料的厚度会变得相对地薄,这样会导致电感减小。此外,随着支撑构件230的厚度增加,形成在支撑构件230中并延伸穿过支撑构件230的过孔234的厚度增加,使得堆叠在支撑构件230的背对的表面上多个线圈层211、212、221和222之间的电流路径增加。其结果是,会减小电感和DC阻抗Rdc等。然而,为了保持刚度,支撑构件230的厚度过薄可能是不利的。
贯穿支撑构件230的过孔234的形状或材料不受具体限制,只要过孔234可使设置在支撑构件230的背对的表面上的第一线圈层211和221电连接即可。也就是说,第一线圈层211可设置在支撑构件230的上表面或部分中,第一线圈层221可设置在支撑构件230的下表面或部分中,第一线圈层211和221可通过过孔234彼此电连接。这里,上部和下部是相对于如图指示的第三方向确定的。过孔234可具有各种不同形状中的任何形状。例如,过孔234可具有诸如直径从上表面朝向下表面减小或增加的锥形、直径从上表面朝向下表面基本上一致的圆柱形和漏斗形等的任何形状。此外,诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pd)或它们的合金等的导电材料可用作过孔234的材料。
绝缘层213和223可用于分别使第一线圈层211与第二线圈层212以及第一线圈层221与第二线圈层222彼此绝缘。绝缘层213和223可是包括绝缘材料的堆积膜(build-upfilm)。例如,诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂或者诸如ABF的具有浸渍在热固性树脂和热塑性树脂中的诸如无机填充剂的加强材料的树脂等可用作绝缘层213和223。可选地,绝缘层213和223可以是包含光可成像电介质(PID)树脂的绝缘膜。绝缘层213和223可具有大于第一线圈层211和221的厚度的厚度,以在分别覆盖第一线圈层211和221的同时足以使第一线圈层211和221与第二线圈层212和222绝缘。第一线圈层211和221与第二线圈层212和222之间由于绝缘层213和223产生的绝缘距离可以是例如大约3μm至20μm,但不限于此。
只要过孔214和224可分别使第一线圈层211与第二线圈层212以及第一线圈层221与第二线圈层222彼此电连接,则不具体地限定贯穿绝缘层213和223的过孔214和224的形状或材料。过孔214和224可具有各种不同的形状中的任何形状。例如,过孔214和224可呈如上所述的诸如锥形和圆柱形等的任何形状。此外,诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pd)或它们的合金等的导电材料可用作过孔214和224的材料。绝缘层213和223的厚度(例如,在第三方向上测量的)可通常比支撑构件230的厚度薄。
绝缘膜215和225可分别用于保护第二线圈层212和222。包含绝缘材料的任何材料可用作绝缘膜215和225的材料。绝缘膜215和225的材料可以是用于一般绝缘涂层的绝缘层材料(例如,环氧树脂、聚酰亚胺树脂或液晶聚合物树脂等),或者可以是光可成像电介质(PID)树脂等,但不限于此。绝缘膜215和225可根据制造方法分别与绝缘层213和223是一体的,但不限于此。
电极部300可包括设置在主体部100上的第一外电极301和第二外电极302,以便彼此分开并分别电连接到第二线圈层212和222的各自的引线端子。当电子组件10A安装在电子装置中时,外电极301和302可用于使电子组件10A中的线圈部200电连接到电子装置。外电极301和302可包括例如导电树脂层和形成在导电树脂层上的镀覆层。导电树脂层可包括从由铜(Cu)、镍(Ni)和银(Ag)组成的组中选择的一种或更多种导电金属以及热固性树脂。镀覆层可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的一种或更多种。例如,镍(Ni)层和锡(Sn)层可顺序地形成在镀覆层中。
图5是图2的线圈组件的沿II-II′线截取的示意性截面图。
图6是图5的线圈组件的沿方向a观察的主体部的示意性截面放大图。
参照图5和图6,线圈部200的右侧引出截面可包括支撑构件230的引出截面、分别设置在支撑构件230的引出截面上的上部和下部的绝缘层213和223的引出截面以及设置在设置于上部的绝缘层213的引出截面的上部的第二线圈层212的引出截面。此外,线圈部200的左侧引出截面可包括支撑构件230的引出截面、分别设置在支撑构件230的引出截面上的上部和下部的绝缘层213和223的引出截面以及设置在设置于下部的绝缘层223的引出截面的下部的第二线圈层222的引出截面。也就是说,线圈图案的引出以连接到外电极301和302的引线端子可通过支撑构件230和绝缘层213和223来支撑。因此,线圈图案的引线端子可稳定地形成,并且可与外电极301和302具有良好的结合力。这里,左和右是关于图5和图6中的第一方向限定的。此外,顶部(或上部)和底部(或下部)是关于图5和图6中的第三方向限定的。同时,尽管在图6中省略了绝缘膜215,但也可引出绝缘膜215。可选地,绝缘膜215还可基本上不保留在引出截面中。
此外,参照图6,线圈部200的右侧引出截面可具有宽度从顶部朝向底部减小的锥形。尽管未在图6中示出,但线圈部200的左侧引出截面还可具有宽度从底部朝向顶部减小的锥形。这里,底部和顶部是关于图5和图6中的第三方向限定的。这是因为,除了支撑构件230以及绝缘层213和223的支持线圈层211、221、212和222的区域之外的区域可在制造线圈组件10A和支撑构件230的同时通过切边工艺等选择性地去除。在这种情况下,包括绝缘材料的绝缘层213和223可能在去除工艺中更多地朝向其拐角进行去除。线圈层211、221、212和222可基本不被影响。上述引出截面的形状指的是通过下述方向形成主体部100:通过在支撑构件230上堆叠绝缘层213和223并分别在绝缘层213和223上稳定地形成第二线圈层212和222而形成在堆叠方向上的其匝(或绕组)数增加的线圈部200之后,通过利用磁性材料尽可能多的填充空间并通过切边工艺等来形成。因此,可制造减小了诸如在线圈图案之间出现短路等缺陷的风险、确保线圈的均匀性以及DC阻抗Rdc并实现纤薄的线圈组件。
图7是示出制造图2的线圈组件的工艺的示例的流程图。
参照图7,作为示例,可通过下述方法制造根据示例的线圈组件10A:使用支撑构件230形成多个线圈部200,通过在多个线圈部200的上方和下方堆叠磁片来形成多个主体部100,切割多个主体部100,在各个单独的主体部100上形成电极部300。
当使用支撑构件230时,可同时形成多个线圈部200,并且可使用多个线圈部200同时形成多个主体部100。然后,可通过诸如切割工艺等的分离工艺同时制造多个线圈组件。也就是说,如上所述的制造线圈组件的工艺可有利于批量生产。可使用支撑构件230的一个表面或两个背对表面来形成多个线圈部200。在使用支撑构件230的两个背对表面来形成多个线圈部200的情况下,可通过利用诸如机械钻孔或激光钻孔等方法形成穿透支撑构件230的通孔然后通过镀覆填充该通孔来形成过孔234。下面将提供形成线圈部200的方法的更详细的描述。
可在形成多个线圈部200之后通过在多个线圈部200上和下方堆叠、层压并硬化磁片来形成多个主体部100。磁片可包含如上所述的磁性材料,并可通过使磁性金属颗粒、粘合剂树脂和溶剂等彼此混合来制备浆料,然后通过刮片法在载体膜上以数十微米(例如,10、20、50或90微米)的厚度来干燥浆料而制造成片状。
可通过在主体部100的外表面上形成外电极301和302来形成电极部,以连接到线圈部200的暴露到主体部100的各个表面的各个引出截面。外电极301和302可由包含具有良好导电性的金属的膏形成,例如,包含镍(Ni)、铜(Cu)、锡(Sn)或银(Ag)或者它们的合金等的导电膏。此外,外电极301和302还可包括形成在膏层上的镀覆层。镀覆层可包含从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的一种或更多种。例如,可在镀覆层中顺序地形成镍(Ni)层和锡(Sn)层。
图8A至图8F是示出用于形成图3的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
图9A至图9F是示出用于形成图5的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
参照图8A和图9A,可制备支撑构件230。只要支撑构件230可支撑如上所述的线圈层211、212、221和222,则不具体地限制支撑构件230的材料或种类。支撑构件230可具有各自具有较宽面积的两个背对表面,以便出于批量生产的目的而可形成多个线圈部200。可在支撑构件230上形成用作种子层以形成线圈层211和221的金属层(未示出)。也就是说,支撑构件230可以是覆铜板(CCL)。
参照图8B和图9B,可分别在支撑构件230的两个背对表面上形成第一线圈层211和221。形成第一线圈层211和221的方法不受具体地限定,而是可以是光刻法和镀覆法。例如,在光刻法中,可应用使用光刻胶的曝光和显影。此外,在镀覆法中,可使用电解铜镀覆或无电铜镀覆等。更详细地,镀覆法可以是使用诸如化学气相沉积(CVD)物理气相沉积(PVD)、溅射法、减成工艺、加成工艺、半加成工艺(SAP)或改进的半加成法(MSAP)等的方法的镀覆法,但不限于此。同时,尽管未在图8B和图9B中示出,但是,在形成第一线圈层211和221的同时,可通过利用诸如机械钻孔或激光钻孔等方法形成穿过支撑构件230的通孔然后通过镀覆填充该通孔来形成过孔234,并且分别设置在支撑构件230的背对的表面上的第一线圈层211和221(即,设置在上部的第一线圈层211和设置在下部的第一线圈层221)可通过过孔234彼此电连接。这里,上部和下部是相对于附图的第三方向限定的。
参照图8C和图9C,可在支撑构件230的两个背对表面上堆叠绝缘层213和223,以分别覆盖第一线圈层211和221。形成绝缘层213和223的方法不受具体地限定。例如,可通过在其上形成了第一线圈层211和221的支撑构件230上层压包含上述绝缘材料的前驱膜(precursor films)然后固化该前驱膜的方法来形成绝缘层213和223。可选地,可通过将上述绝缘材料涂敷到形成了第一线圈层211和221的支撑构件230上然后使绝缘材料固化的方法来形成绝缘层213和223。例如,作为层压前驱膜的方法,可使用诸如在高温下执行按压前驱膜预定的时间的热压工艺、使前驱膜减压然后使前驱膜冷却至室温、在冷压工艺中冷却前驱膜然后使作业工具分离的方法等。作为涂覆绝缘材料的方法,可使用例如通过挤压涂敷油墨的丝网印刷法或者涂覆薄雾式油墨的喷印法等。
参照图8D和图9D,可分别在绝缘层213和223上形成第二线圈层212和222。形成第二线圈层212和222的方法也不受具体地限定,但是可以是如上所述的光刻法和镀覆法。同时,尽管图8D和图9D中未示出,但是,可在形成第二线圈层212和222时,通过利用诸如光刻法、机械钻孔或激光钻孔等方法形成穿过绝缘层213和223的通孔然后通过镀覆填充该通孔来形成过孔214和224,并且第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222可分别通过过孔214和224彼此电连接。
参照图8E和图9E,可形成分别覆盖第二线圈层212和222的绝缘膜215和225。形成绝缘膜215和225的方法不受具体地限定,但可以是涂覆法。绝缘膜215和225可包含与绝缘层213和223的材料相同的材料。在这种情况下,绝缘膜215和225可在固化后分别与绝缘层213和223是一体的,但不限于此。
参照图8F和图9F,可使用修边法等选择性地去除除了线圈部200的形成了线圈层211、212、221和222之外的区域。在这种情况下,线圈部200的中央部分被取出,以便可形成通孔105。然后,可通过堆叠磁片等形成将线圈部200容纳在其中的主体部100,并且,在使用切割工艺等在主体部100上执行分离时,可形成在其中形成了线圈部200的单独的主体部100。修边工艺和切割工艺的结果部分地体现在图8F和图9F中,但未示出磁性材料(即,主体部100)。
图10是示出线圈组件的另一示例的示意性透视图。
图11是图10的线圈组件的沿III-III′线截取的示意性截面图。
图12是图11的线圈组件的区域B的示意性截面放大图。
参照图10至图12,根据另一示例的线圈组件10B也可具有使线圈部200设置在包含磁性材料的主体部100中的结构。电连接到线圈部200的电极部300可设置在主体部100的外表面上。线圈部200可包括支撑构件230以及设置在支撑构件230的两个表面上的多个线圈层211、212、221和222。设置在支撑构件230的两个表面上并分别覆盖形成在内部的第一线圈层211和221中的对应的一个的绝缘层213和223可分别设置在形成在上部的第一线圈层211与第二线圈层212之间以及形成在下部的第一线圈层221和第二线圈层222之间。设置在上部的第一线圈层211和设置在下部的第一线圈层221(设置在支撑构件230的背对的表面上)可通过穿过支撑构件230的过孔234彼此电连接。设置在上部的第一线圈层211和第二线圈层212以及设置在下部的第一线圈层221和第二线圈层222可分别通过分别贯穿对应的绝缘层213和223的过孔214和224彼此电连接。在下文中,将更详细地描述根据另一示例的线圈组件10B的组件。然而,将省略与上述内容重复的内容,并将主要描述与上述内容不同的内容。
第一线圈层211和221的线圈图案导体的截面可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1))(其中,h1是与支撑构件230的使第一线圈层211和221设置在其上的背对的表面正交来测量的,w1是平行于所述背对的表面来测量的)。第二线圈层212和222的线圈图案导体的截面也可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h2与宽度w2的比(h2/w2))(其中,h2是与支撑构件230的使第二线圈层212和222设置在其上的背对的表面正交来测量的,w2是平行于背对的表面来测量的)。也就是说,在根据另一示例的线圈组件10B中,线圈层211、212、221和222的线圈图案导体可具有小于1的高宽比。例如,第一线圈层211和221的线圈图案导体可具有大约160μm至190μm的宽度w1以及大约60μm至90μm的厚度h1,第二线圈层212和222的线圈图案导体可具有大约160μm至190μm的宽度w2以及大约60μm至90μm的厚度h2
在线圈层211、212、221和222的线圈图案导体的高宽比小于1的情况下,在形成线圈图案的工艺技术所允许的分布范围内,可自由地调整线圈图案的高度和宽度,使得线圈图案的均匀性可以是良好的。此外,线圈图案导体在宽度方向上较宽,使得线圈图案的截面面积增加,从而可提供低DC阻抗Rdc特性。此外,由于无需强制调整线圈匝或绕组之间间距,因此,可减小诸如线圈图案之间短路等缺陷出现的可能性。此外,由于线圈层211、212、221和222可具有相同的旋转方向并可通过过孔214、224和234彼此电连接,因此可增加线圈在堆叠方向上的匝(或绕组)数。这里,堆叠方向指的是附图中的第三方向。
此外,由于线圈层211、212、221和222的线圈图案导体的高宽比小于1,因此,线圈部的厚度(与支撑构件230的使线圈层211和221设置在其上的背对表面正交进行测量的)可基本上较薄。这里,为了在线圈组件10B中具有足够的匝(或绕组)数,各个线圈层211、221、212和222可形成为在水平方向(即在第一方向和/或第二方向)(例如,与支撑构件230的使线圈层211和221设置在其上的背对表面平行的方向)上尽可能多的利用空间。也就是说,在竖直方向上堆叠的第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222可具有重叠的区域。因此,可实现较薄的并具有足够的线圈特性的线圈组件。
第一线圈层211和221的线圈图案导体可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1))。此外,第一线圈层211和221的线圈图案可分别只包括单匝(或绕组)。这里,单匝(或绕组)可指示匝(或绕组)数等于或小于1。因此,可减小诸如线圈图案之间短路等缺陷出现的风险,并可提供线圈均匀性和低DC阻抗Rdc。诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pd)或它们的合金等的导电金属可用作第一线圈层211和221的材料。
第二线圈层212和222的线圈图案导体也可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h2与宽度w2的比(h2/w2))。此外,第二线圈层212和222的线圈图案可分别只包括单匝(或绕组)。这里,单匝(或绕组)可指示匝(或绕组)数等于或小于1。因此,可减小诸如线圈图案之间短路等缺陷出现的风险,并可提供线圈均匀性和低DC阻抗Rdc。诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pd)或它们的合金等的导电金属可用作第二线圈层212和222的材料。
虽然仅在附图中示出了第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222,但还可在第二线圈层212和222上额外地形成额外的线圈层,并且,其中形成了过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第二线圈层212和222之间,以使额外的线圈层与第二线圈层212和222可彼此电连接。在这种情况下,额外的线圈层可与第一线圈层211和221或者第二线圈层212和222具有相同的成分。此外,额外的线圈层还可形成在第一线圈层211和221之间以及第二线圈层212和222之间,并且,其中形成了过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第一线圈层211和221或者第二线圈层212和222之间,以使额外的线圈层与第一线圈层211和221或者第二线圈层212和222可彼此电连接。在这种情况下,额外的线圈层可与第一线圈层211和221或者第二线圈层212和222具有相同的成分。
图13是图10的线圈组件10B沿IV-IV′线截取的示意性截面图。
图14是图13的线圈组件10B的沿方向b观察的主体部的示意性截面图。
参照图13和图14,还是在根据另一示例的线圈组件10B中,线圈图案的引出以连接到外电极301和302的引线端子可通过支撑构件230和绝缘层213和223支撑。因此,可稳定地形成线圈图案的引线端子,并可具有与外电极301和302的良好的连接力。同时,尽管在图14中省略了绝缘膜215,但也可引出绝缘膜215。可选地,绝缘膜215也可基本上不保留在引出截面中。
此外,参照图13和图14,还是在根据另一示例的线圈组件10B中,线圈部200的右侧引出截面可具有其宽度从引线的顶部朝向底部(例如,在从线圈层212朝向支撑构件230的方向上)减小的锥形。尽管在图13和图14中未示出,但线圈部200的左侧引出截面还可具有其宽度从底部朝向顶部(例如,在从线圈层222朝向支撑构件230的方向上)减小的锥形。这里,顶部方向和底部方向是相对于图14中示出的第三方向限定的。也就是说,根据前述,可制造减小了诸如线圈图案之间出现短路等缺陷的风险、确保低DC阻抗Rdc和线圈的均匀性并实现纤薄化的线圈组件。
图15是示出制造图10的线圈组件10B的工艺的示例的流程图。
参照图15,作为示例,可通过下述步骤制造根据另一示例的线圈组件10B:使用支撑构件230形成多个线圈部200,通过在多个线圈部200上和下方堆叠磁片形成多个主体部100,切割多个主体部100,在各个单独的主体部100上形成电极部300。由于描述与上述相同,因此将省略其描述。
图16A至图16F是示出用于形成图11的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
图17A至图17F是示出用于形成图13的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
参照图16A和图17A,可制备支撑构件230。由于描述与上面关于图8A和图9A所描述的相同,因此将省略其描述。
参照图16B和图17B,可分别在支撑构件230的背对两个表面(例如,上表面和下表面)上形成第一线圈层211和221。如上所述,第一线圈层211和221可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。在形成第一线圈层211和221时,可形成贯穿支撑构件230的过孔234,分别形成在支撑构件230的表面上的第一线圈层211和221可通过过孔234彼此电连接。由于描述与上面关于图8B和图9B所描述的相同,因此将省略其描述。
参照图16C和17C,可在支撑构件230的两个表面上分别堆叠绝缘层213和223,以分别覆盖第一线圈层211和221。由于描述与上面关于图8C和图9C所描述的相同,因此将省略其描述。
参照图16D和17D,可在绝缘层213和223上分别形成第二线圈层212和222。如上所述,第二线圈层212和222也可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。在形成第二线圈层212和222时,可形成分别穿过绝缘层213和223的过孔214和224,第一线圈层211和221与第二线圈层212和222可通过过孔214和224彼此电连接。由于描述与上面关于图8D和图9D所描述的相同,因此将省略其描述。
参照图16E和图17E,可形成分别覆盖第二线圈层212和222的绝缘膜215和225。由于描述与上面关于图8E和图9E所描述的相同,因此将省略其描述。
参照图16F和图17F,可移除线圈部200的选择区域,所述选择区域包括除了线圈部200的形成了线圈层211、212、221和222的区域之外的区域。可使用修边法或切割法等选择性地去除该选择区域。修边工艺或切割工艺的结果部分地体现在图16F和图17F中,但未示出磁性材料(即,主体部100)。由于描述与上面关于图8F和图9F所描述的相同,因此将省略其描述。
图18是示出线圈组件10C的另一示例的示意性透视图。
图19是图18的线圈组件10C的沿V-V′线截取的示意性截面图。
图20是图19的线圈组件10C的区域C的示意性截面放大图。
参照图18、图19和图20,根据另一示例的线圈组件10C也可具有使线圈部200设置在包含磁性材料的主体部100中的结构。电连接到线圈部200的电极部300可设置在主体部100的外表面上。线圈部200可包括支撑构件230以及在支撑构件230的一个表面上沿第三方向堆叠的多个线圈层241、242、243和244。分别覆盖线圈层241、242和243的绝缘层245、246和247可分别设置在沿第三方向堆叠在支撑构件230的一个表面上的多个线圈层241、242、243和244之间。也就是说,多个线圈层241、242、243和244可仅设置在支撑构件230的一个表面上。多个线圈层241、242、243和244可分别通过分别贯穿绝缘层245、246和247的过孔261、262和263彼此电连接。在下文中,将更详细地描述根据另一示例的线圈组件10C的组件。然而,将省略与上述内容重复的内容,并将主要描述与上述内容不同的内容。
线圈部200可包括在支撑构件230的一个表面上沿第三方向顺序堆叠的第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244。覆盖第一线圈层241的第一绝缘层245、覆盖第二线圈层242的第二绝缘层246以及覆盖第三线圈层243的第三绝缘层247可分别设置在第一线圈层241与第二线圈层242之间、第二线圈层242与第三线圈层243之间以及第三线圈层243与第四线圈层244之间。第四线圈层244可被绝缘膜248覆盖。
第一线圈层241的线圈图案导体可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1))(其中,h1是与支撑构件230的使第一线圈层241设置在其上的表面正交进行测量的,w1是平行于支撑构件230的表面进行测量的)。第二线圈层242的线圈图案导体也可具有小于1的高宽比(AR)(厚度h2与宽度w2的比(h2/w2))(其中,h2是与支撑构件230的使第一线圈层241设置在其上的表面正交进行测量的,w2是平行于支撑构件230的表面进行测量的)。类似地,第三线圈层243和第四线圈层244的线圈图案导体也可具有小于1的高宽比(厚度与宽度的比)。也就是,在根据另一示例的线圈组件10C中,全部线圈层241、242、243和244的线圈图案导体可均具有小于1的高宽比。此外,线圈层241、242、243和244的线圈图案可均包括单匝或单个绕组。这里,单匝或单个绕组可指示匝(或绕组)数等于或小于1。
因此,可在形成线圈图案的工艺技术允许的分布范围内自由地调整线圈图案导体的高度和宽度,以使线圈图案的均匀性可以是良好的,并且线圈图案在宽度方向上较宽,以增大线圈部的截面面积,从而可实现低DC阻抗Rdc特性。此外,由于无需强制调整线圈图案匝或绕组之间的间隔,因此,可减小将出现的诸如线圈图案之间短路等缺陷的可能性。此外,由于线圈层241、242、243和244可具有相同的旋转方向并可通过过孔261、262和263彼此电连接,因此可增加线圈在堆叠方向上的匝数。这里,堆叠方向指的是附图中的第三方向。
此外,由于线圈层241、242、243和244的线圈图案导体的高宽比均小于1,因此,线圈部的厚度可基本上是纤薄的。这里,为了具有足够的匝(或绕组)数,各个线圈层241、242、243和244可形成为在水平方向(即,第一方向和/或第二方向)上尽可能多的利用空间。也就是说,在沿竖直方向堆叠的各个线圈层241、242、243和244之间可存在重叠的区域。因此,可实现纤薄并具有足够线圈特性的线圈组件。
在附图中仅仅示出了第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244,但还可在第四线圈层244上形成额外的线圈层,并且可在额外的线圈层与第四线圈层244之间设置其中形成了过孔的绝缘层,以便额外的线圈层和第四线圈层244可彼此电连接。在这种情况下,额外的线圈层可与第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244具有相同的成分。
此外,额外的线圈层还可形成在第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244之间,并且还可在额外的线圈层与第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244之间设置其中形成了过孔的绝缘层,以使额外的线圈层与第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244可彼此电连接。在这种情况下,额外的线圈层可与第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244具有相同的成分。
同时,在一些情况下,相对于根据示例的线圈组件10A,第一线圈层241、第二线圈层242、第三线圈层243和第四线圈层244中的一个或更多个的线圈图案可具有如上所述的大于1的高宽比,并且可具有多匝。也就是说,线圈组件10A至10C的高宽比或特性可彼此组合。
图21是图18的线圈组件10C沿VI-VI′线截取的示意性截面图。
图22是图21的线圈组件10C的沿方向c观察的主体部的示意性截面图。
参照图21和图22,还是在根据另一示例的线圈组件10C中,线圈图案的引出以连接到外电极301和302的引线端子可通过支撑构件230和绝缘层来支撑。因此,线圈图案的引线端子可稳定地形成,并且可与外电极301和302具有良好的连接力。同时,尽管在图22中省略了绝缘膜248,但还可引出绝缘层膜。可选地,绝缘膜248也可基本上不保留在引出截面中。
此外,参照图21和22,还是在根据另一示例的线圈组件10C中,线圈部200的右侧引出截面可具有其宽度从顶部朝向底部减小的锥形。也就是说,可制造减小了诸如线圈图案之间出现短路等缺陷的风险、确保了低DC阻抗Rdc和线圈的均匀性并实现纤薄化的线圈组件。尽管未在图21和图22中示出,但在线圈部200的左侧引出截面中,设置在第一线圈层241之上的绝缘层245、246和247以及设置在第一线圈层241之下的支撑构件230可具有近似锥形。这里,术语“在…之上”和“在…之下”是相对于图21中示出的第三方向限定的。
图23是示出制造图18的线圈组件10C的工艺的示例的流程图。
参照图23,作为示例,可通过下面的步骤来制造根据另一示例的线圈组件10C:使用支撑构件230形成多个线圈部200,通过在多个线圈部200上和下堆叠磁片形成多个主体部100,切割多个主体部100,在各个单独的主体部100上形成电极部300。由于描述与如上所述(例如,见图7和图15)相同,因此将省略其描述。
图24A至图24G是示出用于形成图19的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
图25A至图25G是示出用于形成图21的线圈部的工艺步骤的示例的示意图。
参照图24A和图25A,可制备支撑构件230。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24B和图25B,可在支撑构件230的一个表面上形成第一线圈层241。如上所述,第一线圈层241可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24C和图25C,可在支撑构件230的一个表面上堆叠第一绝缘层245,以覆盖第一线圈层241。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。然后,可在第一绝缘层245上形成第二线圈层242。如上所述,第二线圈层242也可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24D和图25D,可在第一绝缘层245上堆叠第二绝缘层246,以覆盖第二线圈层242。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。然后,可在第二绝缘层246上形成第三线圈层243。如上所述,第三线圈层243也可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24E和图25E,可在第二绝缘层246上堆叠第三绝缘层247,以覆盖第三线圈层242。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。然后,可在第三绝缘层247上形成第四线圈层244。如上所述,第四线圈层244也可形成为使得其线圈图案的高宽比小于1。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24F和图25F,可形成覆盖第四线圈层244的绝缘膜248。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
参照图24G和图25G,可选择性地去除线圈部200的区域,所述区域包括除了线圈部200的其中形成了线圈层241、242、243和244的区域之外的区域。可使用修边法或切割法等选择性地去除所述区域。修边工艺和切割工艺的结果部分地体现在图24G和图25G中,但未示出磁性材料(即,主体部100)。由于描述与如上所述相同,因此将省略其描述。
图26是示出线圈组件10D的另一示例的示意性透视图。
图27是图26的线圈组件10D的沿VII-VII′线截取的示意性截面图。
图28是图27的线圈组件10D的区域D的示意性截面放大图。
参照图26至图28,根据另一示例的线圈组件10D也可具有使线圈部200设置在包含磁性材料的主体部100中的结构。电连接到线圈部200的电极部300可设置在主体部100的外表面上。线圈部200可包括支撑构件230以及设置在支撑构件230的两个表面上的多个线圈层211、212、221和222。绝缘层213和223分别设置在支撑构件230的各个表面上并分别覆盖形成在内部的第一线圈层211和221中的各个线圈层。绝缘层213和223可分别设置在形成在上部的第一线圈层211与第二线圈层212之间以及形成在下部的第一线圈层221与第二线圈层222之间。在下文中,将更详细地描述根据另一示例的线圈组件10D的组件。然而,将省略与上述内容重复的内容,并将主要描述与上述内容不同的内容。
第一线圈层211和221的线圈图案可包括具有大于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w1的比(h1/w1))的线圈图案导体(或线圈图案导体的一部分)以及具有小于1的高宽比(AR)(厚度h1与宽度w2的比(h1/w2))的线圈图案导体(或线圈图案导体的一部分)二者。第二线圈层212和222的大部分线圈图案导体可具有大于1的高宽比(AR)(厚度h2与宽度w3的比(h2/w3))。例如,第一线圈层211和221的线圈图案导体可具有大约30μm至50μm的宽度w1、大约90μm至150μm的宽度w2以及大约40μm至60μm的厚度h1。第二线圈层212和222的线圈图案导体可具有大约40μm至60μm的宽度w3和大约40μm至70μm的厚度h2
第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222的线圈图案可均具有多匝或多个绕组。这里,由于第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222由具有细线宽的线圈图案构成,因此,第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222的线圈图案在水平方向(即,第一方向和/或第二方向)上的匝(或绕组)数可基本上较大。此外,由于线圈层211、212、221和222可具有相同的旋转方向并可通过过孔214、224和234彼此电连接,因此,可增加线圈在堆叠方向(即,第三方向)上的匝数。线圈图案的匝数还可大于或小于图26至图28中示出的匝数。
由于线圈层211、221、212和222中的大部分由具有细线宽的线圈图案形成,因此,线圈部的厚度可较纤薄。这里,为了具有足够的匝数,各个线圈层211、221、212和222可形成为在水平方向(即,第一方向和/或第二方向)上尽可能多的利用空间。也就是说,在竖直方向上堆叠的第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222可具有重叠的区域。因此,可实现纤薄并具有足够线圈特性(例如,足够的电感)的线圈组件。
设置在第一线圈层211和221的最外部(从线圈绕组的中心开始测量的)的线圈图案的线宽w2可比设置在第一线圈层211和221的内部的线圈图案的线宽w1宽。也就是说,设置在内部的线圈图案可实现为具有相对细的线宽w1,以使设置在内部的线圈图案的匝(或绕组)数较高,设置在外部的线圈图案可实现为具有相对粗的线宽w2,以便可确保低的DC阻抗Rdc特性。此外,第一线圈层211和221的线圈图案的相邻匝(或绕组)之间的间距L1可比第二线圈层212和222的线圈图案的相邻匝之间的间距L2宽。也就是说,形成在内部的第一线圈层211和221的线圈图案之间的间距L1可相对地宽,以减小诸如线圈图案之间出现短路等缺陷的风险并使覆盖第一线圈层211和221的绝缘层213和223平坦,从而可提高形成在外部的第二线圈层212和222的线圈的均匀性。此外,形成在外部的第二线圈层212和222的线圈图案之间的间距L2可相对地窄,使得可总体上增加线圈部200的匝数。
虽然在附图中仅仅示出了第一线圈层211和221以及第二线圈层212和222,但还可在第二线圈层212和222上形成额外的线圈层,其中形成了过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第二线圈层212和222之间,以使额外的线圈层与第二线圈层212和222可彼此电连接。此外,额外的线圈层还可形成在第一线圈层211和221与第二线圈层212和222之间,并且其中形成了过孔的绝缘层可设置在额外的线圈层与第一线圈层211和221或第二线圈层212和222之间,使得额外的线圈层与第一线圈层211和221或第二线圈层212和222可彼此电连接。
图29是图26的线圈组件沿VIII-VIII′线截取的示意性截面图。
图30是图29的线圈组件的沿方向d观察的主体部的示意性截面图。
参照图29和图30,还是在根据另一示例的线圈组件10D中,线圈图案的引出以连接到外电极301和302的引线端子可通过支撑构件230和绝缘层层来支撑。因此,线圈图案的引线端子可稳定地形成,并可与外电极301和302具有良好的连接力。同时,尽管在图30中省略了绝缘膜215,但还可引出绝缘膜215。可选地,绝缘膜215也可基本上不保留在引出截面中。
此外,参照图29和图30,还是在根据另一示例的线圈组件10D中,线圈部200的右侧引出截面可具有其宽度从顶部朝向底部减小的锥形。尽管在图29和图30中未示出,但线圈部200的左侧引出截面还可具有其宽度从底部朝向顶部减小的锥形。这里,顶部位置和底部位置是相对于图29中示出的第三方向限定的。也就是说,可制造减小了诸如线圈图案之间出现短路等缺陷的风险、确保线圈的均匀性和低DC阻抗Rdc并实现纤薄化的线圈组件。
图31是示出图27的线圈部中的电连接的示意性截面图。
参照图31,设置在上部的第一线圈层211和设置在下部的第一线圈层221(设置在支撑构件230的背对表面上)可通过穿过支撑构件230的过孔234彼此电连接。此外,设置在上部的第一线圈层211和第二线圈层212以及设置在下部的第一线圈层221和第二线圈层222可分别通过分别穿过绝缘层213和223的过孔214和224彼此电连接。其结果是,全部线圈层211、212、221和222可彼此电连接,以形成为一个线圈。由于其他内容与上述内容相同,因此将省略其描述。
由于制造根据另一示例的线圈组件10D的方法与上述制造线圈组件10A至10C的方法类似,因此将省略其详细描述。
图32是示出磁性材料的示例的示意性截面图。
图33是示出磁性材料的另一示例的示意性截面图。
参照图32和图33,主体部100的磁性材料可以是使磁性金属粉末颗粒和树脂混合物彼此混合的树脂基复合磁性材料(magnetic material-resin composite)。磁性金属粉末颗粒可包含作为主要成份的铁(Fe)、铬(Cr)或硅(Si)。例如,磁性金属粉末颗粒可包含铁(Fe)-镍(Ni)、铁(Fe)或铁(Fe)-铬(Cr)-硅(Si)等,但不限于此。树脂混合物可包含环氧树脂、聚酰亚胺或液晶聚合物(LCP)等,但不限于此。磁性金属粉末颗粒可以是具有至少两种平均颗粒尺寸D1和D2(例如,见图32)的磁性金属粉末颗粒。可选地,磁性金属粉末颗粒可以是具有至少三种平均颗粒尺寸d1、d2和d3(例如,见图33)的磁性金属粉末颗粒。在这种情况下,具有不同尺寸的磁性金属粉末颗粒可充分填充在树脂基复合磁性材料中,以便可增加树脂基复合磁性材料的填充因子(packing factor)。其结果是,可增加线圈组件的电感。
图34是示出应用了各向同性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图。
可通过下面的方法制造应用了各向同性镀覆技术的线圈组件:例如,通过各向同性镀覆技术在支撑构件1030的两个表面上形成呈平面线圈形状的线圈图案1021和1022,使用磁性材料包埋线圈图案1021和1022以形成主体部1010,在主体部1010的外表面上形成电连接到线圈图案1021和1022的外电极1041和1042。由于在执行电镀法的同时执行镀覆,因此,如图34所示的各向同性镀覆技术在实现高的高宽比方面存在限制,使得线圈图案在厚度方向和宽度方向同时生长。
图35是示出应用了各向异性镀覆技术的线圈组件的示例的示意图。
可通过下面的方法制造应用了各向异性镀覆技术的线圈组件:例如,通过各向异性镀覆技术在支撑构件2030的两个表面上形成呈平面线圈形状的线圈图案2021和2022,使用磁性材料包埋线圈图案2021和2022以形成主体部2010,在主体部2010的外表面上形成电连接到线圈图案2021和2022的外电极2041和2042。在应用了各向异性镀覆技术的情况下,可实现高的高宽比,但由于高宽比的增加导致降低了镀覆生长的均匀性,并且镀覆厚度的分布变宽,使得会容易出现线圈图案之间的短路。
图36是示出各种形式的线圈组件的电感的对比结果的示图。
图37是示出各种形式的线圈组件的饱和电流特性的对比结果的示图。
图38A和图38B是示出各种形式的线圈组件的镀覆分布结果的比较的示图。
在图36、37、38A和38B中,发明示例标签指示根据本公开的线圈组件(更具体地,根据示例性实施例的线圈组件10A)的电感、饱和电流以及镀覆分布的测量结果。同时,对比示例标签指示使用竖直各向异性镀覆制造的线圈组件(例如,图35中示出的线圈组件)的电感、饱和电流以及镀覆分布的测量结果。
参照图36、37、38A和38B,可以领会的是,与仅仅使用竖直各向异性镀覆制造的线圈组件相比,在根据本公开的线圈组件中,可增加主体部中的线圈部与磁性材料在相同空间中彼此接触的面积,使得与仅仅使用竖直各向异性镀覆制造的线圈组件相比,在根据本公开的线圈组件中,可确保更高的电感。此外,与仅仅使用竖直各向异性镀覆制造的线圈组件相比,在根据本公开的线圈组件中,可相对地增加DC偏置特性。此外,可以领会的是,可减少工艺分布(或在形成线圈图案的工艺中的变异性),以便可增加在制造时制造难度较大的产品的生产能力。
如以上阐述的,根据示例性实施例,可提供减小诸如出现短路等缺陷的风险和确保线圈均匀性以及低DC阻抗Rdc并实现纤薄化的新的线圈组件及制造该线圈组件的方法。
同时,短语“电连接”包括:一个组件物理地连接到另一组件的情况以及一个组件非物理地连接到另一组件的情况。
此外,本公开中使用的术语“示例”不意味着相同的示例性实施例,而是为了强调并描述不同的唯一特征而提供的。然而,上面建议的示例还可组合地实现,以使来自一个示例的特征能够包括在另一示例中。例如,即使在特定示例中描述的细节在另一示例中未进行描述,仍可理解的是,除非另外描述,否则这样的细节能够包含在另一示例中。
此外,在本公开中使用的术语仅仅用于描述示例而不是限制本公开。这里,除非在上下文另外解释,否则单数形式包括复数形式。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例,但本领域技术人员将清楚的是,在不脱离权利要求所限定的本发明的范围的情况下,可做出修改和变型。

Claims (16)

1.一种线圈组件,包括:
主体部,包含磁性材料;
线圈部,设置在主体部中;
电极部,设置在主体部上,
其中,线圈部包括:支撑构件、设置在支撑构件的至少一个表面上的第一线圈层、堆叠在支撑构件的至少一个表面上并覆盖第一线圈层的第一绝缘层以及设置在第一绝缘层上的第二线圈层,
所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数,
其中,所述第一线圈层的线圈图案匝之间的间距比第二线圈层的线圈图案匝之间的间距宽,
其中,所述第一线圈层包括具有大于1的高宽比的第一线圈图案和具有小于1的高宽比的第二线圈图案,所述第二线圈层包括具有大于1的高宽比的线圈图案。
2.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,所述线圈部的至少一个引出截面包括:支撑构件的引出截面、第一绝缘层的设置在支撑构件的引出截面上的引出截面以及第二线圈层的设置在第一绝缘层的引出截面上的引出截面。
3.根据权利要求2所述的线圈组件,其中,所述线圈部的所述至少一个引出截面呈锥形。
4.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,第一个第一线圈层和第二个第一线圈层分别设置在支撑构件的背对表面的相应表面上,
第一个第一绝缘层和第二个第一绝缘层分别设置在支撑构件的背对表面的相应表面上,并分别覆盖第一个第一线圈层和第二个第一线圈层中的相应的第一线圈层,
第一个第二线圈层和第二个第二线圈层分别设置在第一个第一绝缘层和第二个第一绝缘层中的相应第一绝缘层上,
贯穿第一个第一绝缘层和第二个第一绝缘层的第一过孔分别使第一个第一线圈层电连接到第一个第二线圈层以及使第二个第一线圈层电连接到第二个第二线圈层,
贯穿支撑构件的第二过孔使分别形成在支撑构件的背对的表面上的第一个第一线圈层和第二个第一线圈层彼此电连接。
5.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,y与x的比y/x大于或等于2,其中,x是第一线圈层的线圈图案的匝数,y是第二线圈层的线圈图案的匝数。
6.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,所述第一线圈层的线圈图案包括多匝,
所述第二线圈层的线圈图案包括多匝。
7.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,设置在第一线圈层的最外部的第二线圈图案的线宽比设置在第一线圈层的内部的第一线圈图案的线宽宽。
8.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,H与T的比H/T小于或等于0.15,其中,T是主体部的厚度,H是支撑构件的厚度。
9.根据权利要求1所述的线圈组件,其中,磁性材料包含具有不同平均颗粒尺寸的多种磁性金属粉末颗粒和树脂混合物。
10.一种制造线圈组件的方法,包括:
形成线圈部;
形成其中具有所述线圈部的主体部;
在主体部上形成电极部,
其中,通过下面的方法形成线圈部:在支撑构件的至少一个表面上通过镀覆形成第一线圈层,在支撑构件的至少一个表面上堆叠第一绝缘层以覆盖第一线圈层,在第一绝缘层上通过镀覆形成第二线圈层,
所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数,
其中,所述第一线圈层的线圈图案匝之间的间距比第二线圈层的线圈图案匝之间的间距宽,
其中,所述第一线圈层包括具有大于1的高宽比的第一线圈图案和具有小于1的高宽比的第二线圈图案,所述第二线圈层包括具有大于1的高宽比的线圈图案。
11.一种线圈组件,包括:
主体部,包含磁性材料;
线圈部,设置在主体部中;
电极部,设置在主体部上,
其中,所述线圈部包括:支撑构件、设置在支撑构件的一个表面上的第一线圈层、堆叠在支撑构件的所述一个表面上并覆盖第一线圈层的第一绝缘层以及设置在第一绝缘层上的第二线圈层,
所述第一线圈层和第二线圈层彼此电连接,所述第一线圈层包括具有大于1的高宽比h1/w1的第一线圈图案和具有小于1的高宽比h1/w2的第二线圈图案,所述第二线圈层包括具有大于1的高宽比h2/w3的线圈图案,其中,厚度h1和h2是与支撑构件的设置有第一线圈层的所述一个表面正交进行测量的,宽度w1、w2和w3是平行于支撑构件的所述一个表面测量的,
其中,所述第一线圈层的线圈图案匝之间的间距比第二线圈层的线圈图案匝之间的间距宽。
12.根据权利要求11所述的线圈组件,其中,所述线圈部还包括:第三线圈层,设置在支撑构件的与所述一个表面背对的另一表面上;第二绝缘层,堆叠在支撑构件的另一表面上并覆盖第三线圈层;第四线圈层,设置在第二绝缘层上,
第三线圈层和第四线圈层彼此电连接并电连接到第一线圈层和第二线圈层,所述第三线圈层具有小于1的高宽比h4/w4,其中,厚度h4是与支撑构件的设置有第三线圈层的另一表面正交进行测量的,宽度w4是平行于支撑构件的另一表面测量的。
13.根据权利要求11所述的线圈组件,其中,所述第二线圈层比第一线圈层具有更多的线圈匝数。
14.根据权利要求13所述的线圈组件,其中,所述第二线圈层在第一线圈层的导体的宽度w1之内具有不止一匝线圈。
15.根据权利要求11所述的线圈组件,其中,所述第二线圈层包括使线圈部连接到电极部的外电极的引线部,其中,引线部的平行于支撑构件的所述一个表面测量的宽度大于设置在引线部之下的支撑构件的宽度。
16.根据权利要求11所述的线圈组件,其中,设置在支撑构件的所述一个表面上的第一线圈层具有多个线圈匝,第一线圈层的导体具有在第一线圈层的第一线圈匝中的第一宽度以及在第一线圈层的第二线圈匝中的与第一宽度不同的第二宽度。
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