TWI590271B - 功率電感器 - Google Patents

Description

功率電感器

本揭露內容涉及一種功率電感器，且更特定而言，涉及一種具有優良電感特性以及經改良絕緣特性以及熱穩定性的功率電感器。

功率電感器通常提供至功率電路，諸如攜帶型裝置中的DC至DC轉換器。當功率電路在較高頻率下操作且經小型化時，此等功率電感器經廣泛使用以替代典型繞線型抗流器線圈。又，隨著攜帶型裝置變得小型化以及多功能，功率電感器正以朝著小型化且具有高電流以及低電阻的趨勢開發。

功率電感器可以層合物形式製造，包含多個鐵氧體或電介質(具有小介電常數)的陶瓷薄片層壓在其中。此處，金屬圖案以線圈圖案形狀形成於所述陶瓷薄片上。形成於所述陶瓷薄片中的每一者上的線圈圖案是藉由形成於每一陶瓷薄片上的導電導通孔連接，且可能界定沿著所述薄片層壓所在的垂直方向的重疊結構。一般而言，構成此功率電感器的主體已藉由使用包含鎳(Ni)-鋅(Zn)-銅(Cu)-鐵(Fe)的四元系的鐵氧體材料習知地製造。

然而，鐵氧體材料的飽和磁化值比金屬材料的飽和磁化 值低，使得現代攜帶型裝置所需的高電流特性不可實現。因此，構成功率電感器的主體是藉由使用金屬粉末製造，使得飽和磁化值與主體用鐵氧體材料製造的情況相比可相對增加。然而，當主體是藉由使用金屬製造時，材料損失增加的問題可能出現，因為高頻率下的渦電流以及遲滯的損失增加。為了減少此材料損失，使用其間的金屬粉末藉由聚合物絕緣的結構。

然而，具有藉由使用金屬粉末以及聚合物製造的主體的功率電感器具有問題，因為電感隨溫度升高而減小。亦即，功率電感器的溫度由於自功率電感器所應用至的攜帶型裝置產生的熱而升高。因此，電感隨著構成功率電感器的主體的金屬粉末受熱而減小的問題可出現。

又，在功率電感器中，線圈圖案可接觸主體內部的金屬粉末。為防止此接觸，線圈圖案以及主體應彼此絕緣。

[先前技術文件]

KR專利公開案第2007-0032259號

本揭露內容提供一種功率電感器，其中溫度穩定性經由在主體中散熱而得到改良，以使得可防止電感的減小。

本揭露內容亦提供一種能夠改良線圈圖案與主體之間的絕緣特性的功率電感器。

本揭露內容亦提供一種能夠改良容量以及磁導率的功率電感器。

根據例示性實施例，功率電感器包含主體、設置於所述主體內部的至少一個基板、設置於所述基板的至少一個表面上的至少一個線圈圖案，以及形成於所述線圈圖案與所述主體之間的絕緣層，其中所述絕緣層由聚對二甲苯形成。

所述主體可包含金屬粉末、聚合物以及導熱填料。

所述金屬粉末可包含含有鐵的金屬合金粉末。

所述金屬粉末可具有經鐵氧體材料以及絕緣體中的至少一者塗佈的表面。

所述絕緣體可以大致1μm至大致10μm的厚度經聚對二甲苯(parylene)塗佈。

所述導熱填充劑可包含選自由MgO、AlN以及碳基材料組成的群的一或多者。

所述導熱填充劑可以相對於100wt%的所述金屬粉末大致0.5wt%至大致3wt%的量包含，且具有大致0.5μm至大致100μm的大小。

所述基板可由銅包覆疊層形成，或經形成以使得銅箔附接至含有鐵的金屬板的兩個表面。

所述絕緣層可經塗佈以使得聚對二甲苯經汽化且以均勻厚度塗佈在所述線圈圖案上。

所述絕緣層可以大致3μm至大致100μm的厚度形成。

所述功率電感器可進一步包含形成於所述主體外且連接至所述線圈圖案的外部電極。

所述基板可至少以雙份設置，且所述線圈圖案可形成於 所述至少兩個或更多基板中的每一者上。

所述功率電感器可進一步包含設置於所述主體外且經組態以連接所述至少兩個或更多線圈圖案的連接電極。

所述功率電感器可進一步包含分別連接至所述至少兩個或更多線圈圖案且形成於所述主體外的至少兩個或更多外部電極。

所述多個外部電極可形成於所述主體的同一側表面上以彼此隔開，或形成於所述主體的彼此不同的側表面上。

所述功率電感器可進一步包含設置於所述主體的至少一個區域中的磁性層，且所述磁性層的磁導率大於所述主體的磁導率

所述磁性層可經形成以包含導熱填充劑。

100‧‧‧主體

100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h‧‧‧薄片

110‧‧‧金屬粉末

120‧‧‧聚合物

130‧‧‧導熱填充劑

200‧‧‧基板

210‧‧‧第一基板

220‧‧‧第二基板

300、310、320、330、340‧‧‧線圈圖案

400、410、420‧‧‧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

650‧‧‧第五磁性層

660‧‧‧第六磁性層

700‧‧‧連接電極

800、810、820‧‧‧第一外部電極

900、910、920‧‧‧第二外部電極

自結合附圖進行的以下描述可更詳細地理解例示性實施例，其中：圖1為根據第一例示性實施例的功率電感器的透視圖。

圖2為沿著圖1的線A-A'截取的截面圖。

圖3至圖5為根據第二例示性實施例的功率電感器的截面圖。

圖6為根據第三例示性實施例的功率電感器的透視圖。

圖7以及圖8為分別沿著圖6的線A-A'以及B-B'截取的截面圖。

圖9為根據第四例示性實施例的功率電感器的透視圖。

圖10以及圖11為分別沿著圖9的線A-A'以及B-B'截取的截面圖。

圖12為根據第四例示性實施例的經修改例示性實施例的功率電感器的透視圖。

圖13至圖15為順序地說明根據例示性實施例的製造功率電感器的方法的截面圖。

圖16以及圖17是為根據對比實例以及例示性實施例的功率電感器的截面影像。

在下文中，將參看附圖更詳細地描述實施例。然而，本揭露內容可呈不同形式且不應被理解為限於本文中所闡述的實施例。確切而言，提供此等實施例以使得本發明將為透徹且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範疇。

圖1為根據例示性實施例的功率電感器的透視圖，且圖2為沿著圖1的線A-A'截取的截面圖。

參看圖1以及圖2，根據第一例示性實施例的功率電感器可包含具有導熱填充劑130的主體100、安置於主體100中的基板200、形成於基板200的至少一個表面上的線圈圖案300、310以及320，以及安置在主體100外的外部電極400、410以及420。又，絕緣層500可進一步包含於線圈圖案310以及320上。

主體100可具有(例如)六面體形狀。然而，主體100可 具有除六面體形狀外的多面體形狀。此主體100可包含金屬粉末110、聚合物120以及導熱填充劑130。金屬粉末110可具有大致1μm至大致50μm的平均粒子直徑。又，一種粒子或具有相同大小的兩種或更多種粒子可用作為金屬粉末110。此外，一種粒子或具有多個大小的兩種或更多種粒子亦可用作為金屬粉末110。舉例而言，可使用具有大致30μm的平均大小的第一金屬粒子與具有大致3μm的平均大小的第二金屬粒子的混合物。當使用彼此不同的兩種或更多種金屬粉末110時，容量可最大限度地實施，因為主體100的填充速率可增加。舉例而言，當使用30μm金屬粉末時，間隙可在30μm金屬粉末之間產生，且因此，填充速率必須減小。然而，可藉由使用與30μm金屬粉末混合的3μm金屬粉末使填充速率增加。含有鐵(Fe)的金屬材料可用於此金屬粉末110。舉例而言，選自由以下各者組成的群的一或多個類型的金屬可包含於金屬粉末110中：鐵-鎳(Fe-Ni)、鐵-鎳-矽(Fe-Ni-Si)、鐵-鋁-矽(Fe-Al-Si)以及鐵-鋁-鉻(Fe-Al-Cr)。亦即，金屬粉末110可由具有含鐵磁性結構或磁性性質的金屬合金形成且具有預定磁導率。又，金屬粉末110可具有經鐵氧體材料塗佈的表面，且可經具有不同於金屬粉末110的磁導率的材料塗佈。舉例而言，鐵氧體材料可由金屬氧化物鐵氧體材料形成，且可使用選自由以下各者組成的群的一或多個氧化物鐵氧體材料：氧化鎳鐵氧體材料、氧化鋅鐵氧體材料、氧化銅鐵氧體材料、氧化錳鐵氧體材料、氧化鈷鐵氧體材料、氧化鋇鐵氧體材料以及鎳-鋅-銅氧化物鐵氧體材料。亦即，塗佈在金屬粉末110的表面上的鐵氧體材料可由含有鐵的 金屬氧化物形成，且其磁導率可大於金屬粉末110的磁導率。由於金屬粉末110為磁性的，因此若金屬粉劑110彼此接觸，則可能發生由絕緣崩潰引起的短路。因此，金屬粉末110的表面可經至少一種絕緣體塗佈。舉例而言，儘管金屬粉末110的表面可經氧化物或絕緣聚合物材料(諸如聚對二甲苯)塗佈，但其較佳可經聚對二甲苯塗佈。聚對二甲苯可以大致1μm至大致10μm的厚度塗佈。此處，當聚對二甲苯以小於大致1μm的厚度形成時，金屬粉末110的絕緣效應可減小，且當聚對二甲苯以大於大致10μm的厚度形成時，金屬粉末110的大小增加，主體100中的金屬粉末110的分佈減少，因此，磁導率可能減小。又，金屬粉末110的表面可經除聚對二甲苯外的各種絕緣聚合物材料塗佈。塗佈金屬粉末110的氧化物可藉由氧化金屬粉末110來形成，且替代地，選自TiO₂、SiO₂、ZrO₂、SnO₂、NiO、ZnO、CuO、CoO、MnO、MgO、Al₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃、B₂O₃以及Bi₂O₃的一者可塗佈於金屬粉末110上。此處，金屬粉末110可經具有雙結構(dual structure)的氧化物塗佈，或經氧化物以及聚合物材料的雙結構塗佈。當然，金屬粉末110的表面可在經鐵氧體材料塗佈之後經絕緣體塗佈。金屬粉末110的表面因此經絕緣體塗佈，使得可防止由金屬粉末110之間的接觸引起的短路。此處，即使當金屬粉末110經氧化物、絕緣聚合物材料或類似者塗佈，或經鐵氧體以及絕緣體雙塗佈時，金屬粉末110可以大致1μm至大致10μm的厚度經塗佈。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，儘管金屬粉末110因為材料損失由於高頻率下的渦電流損失 以及遲滯損失增加而增加可能具有限制，但可包含聚合物120以減少材料損失且使金屬粉末110彼此絕緣。此聚合物120可包含(但不限於)選自由環氧樹脂、聚醯亞胺以及液晶聚合物(liquid crystalline polymer；LCP)組成的群的一或多個聚合物。又，聚合物120可由提供金屬粉末110之間的絕緣的熱塑性樹脂形成。作為熱塑性樹脂，可包含選自由以下各者組成的群的一或多者：酚醛清漆環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、BPA型環氧樹脂、BPF型環氧樹脂、經氫化之BPA環氧樹脂、經二聚體酸改質的環氧樹脂、經胺基甲酸酯改質發熱環氧樹脂、經橡膠改質的環氧樹脂以及DCPD型環氧樹脂。此處，聚合物120可以相對於100wt%的金屬粉末大致2.0wt%至大致5.0wt%的量包含。然而，當聚合物120的量增加時，金屬粉末110的體積分率減小，且因為增加飽和磁化值的效應不能恰當地達成且磁性質(亦即，主體100的磁導率)可能減小而可能存在限制。又，當聚合物120的量減少時，因為電感特性由於製造電感器時使用的強酸溶液、強鹼溶液或類似者朝內滲透減少而可能存在限制。因此，聚合物120可包含於並不減小金屬粉末110的飽和磁化值以及電感的範圍中。又，包含導熱填充劑130以解決主體100藉由外部熱來加熱的限制。亦即，主體100中的金屬粉末110藉由外部熱來加熱，但金屬粉末110的熱可藉由包含導熱填充劑130而耗散至外部。此導熱填充劑130可包含(但不限於)選自由MgO、AlN以及碳基材料組成的群的一或多者。此處，碳基材料可包含碳且具有各種形狀。舉例而言，可包括石墨、碳黑、石墨烯、石墨或類似者。又，導熱填充劑130 可以相對於100wt%的金屬粉末110大致0.5wt%至大致3wt%的量包含。當導熱填充劑130的量小於上述範圍時，熱耗散效應不可達成，且當所述量大於上述範圍時，金屬粉末110的磁導率可能減小。又，導熱填充劑130可具有(例如)大致0.5μm至大致100μm的大小。亦即，導熱填充劑130可具有大於或小於金屬粉末110的大小。主體100可藉由層壓由包含金屬粉末110、聚合物120以及導熱填充劑130的材料形成的多個薄片來製造。此處，當主體100是藉由層壓多個薄片製造時，每一薄片的導熱填充劑130的包含量可不同。舉例而言，所述薄片中的導熱填充劑130的量可向上或向下離開基板200逐漸增加。又，主體100可藉由印刷預定厚度的由包含金屬粉末110、聚合物120以及導熱填充劑130的材料形成的糊狀物而形成。替代地，主體100可在必要時經由各種方法(諸如藉以將此糊狀物裝入成形且壓製的方法)來形成。此處，經層壓以形成主體100的薄片的數目或以預定厚度印刷的糊狀物的厚度可考慮到電特性(諸如功率電感器所需的電感)而判定為適當數目或厚度。

基板200可安置於主體100內部。可提供至少一個或多個基板200。舉例而言，基板200可沿著主體100的縱向方向安置於主體100內部。此處，可提供一個或多個基板200。舉例而言，兩個基板200可經安置為在垂直於形成外部電極400所沿方向的方向上(例如，在垂直方向上)以預定間隔彼此隔開。此基板200可由(例如)銅包覆疊層(copper clad lamination；CCL)或金屬鐵氧體材料形成。此處，基板200由金屬鐵氧體材料形成，使得磁 導率可增加且容量可容易實現。亦即，CCL是藉由將銅箔附接至玻璃加強彈性纖維來製造。然而，由於CCL不具有磁導率，因此功率導體的磁導率可藉此減小。然而，當金屬鐵氧體材料被用作基板200時，功率電感器的磁導率可不減小，因為金屬鐵氧體材料具有磁導率。使用金屬鐵氧體材料的此基板200可藉由將銅箔附接至板來製造，所述板具有預定厚度且由含有鐵的金屬(例如，選自由鐵-鎳(Fe-Ni)、鐵-鎳-矽(Fe-Ni-Si)、鐵-鋁-矽(Fe-Al-Si)以及鐵-鋁-鉻(Fe-Al-Cr)組成的群的一或多種金屬)形成。亦即，由包含鐵的至少一種金屬形成的合金經製造成具有預定厚度的板形狀。接著，將銅箔附接至所述金屬板的至少一個表面，且因此，可製造基板200。又，在基板200的預定區域中，可提供至少一個導電導通孔(未圖示)，且分別設置於基板200的上部側以及下部側中的線圈圖案310以及320可藉由所述導電導通孔電連接。所述導電導通孔可經由在基板200中形成在厚度方向上穿過基板200的導通孔(未圖示)且接著將導電膏裝入所述導通孔中的方法提供。

線圈圖案300、310以及320可設置於基板200的至少一個表面上，且較佳設置於基板200的兩個表面上。此線圈圖案310以及320可在來自基板200的預定區域(例如，自中心部分至外部)的方向上以螺旋形狀形成，且一個線圈可以此方式界定以使得形成於基板200上的兩個線圈圖案310以及320連接。此處，上部以及下部的線圈圖案310以及320可以彼此相同的形狀形成。又，線圈圖案310以及320可經形成以彼此重疊，且線圈圖案320 可經形成以重疊其上無線圈圖案310形成的區域。此等線圈圖案310以及320可藉由形成於基板200上的導電導通孔而電連接。線圈圖案310以及320可經由諸如厚膜印刷、擴散、沈積、電鍍或濺鍍的方法形成。又，線圈圖案310以及320以及導電導通孔可由(但不限於)包含銀(Ag)、銅(Cu)以及銅合金中的至少一者的材料形成。同時，當線圈圖案310以及320經由電鍍製程形成時，諸如銅層的金屬層可經由電鍍製程形成於(例如)基板200上且經由微影製程圖案化。亦即，線圈圖案310以及320可經由經由電鍍製程在晶種層(其為形成於基板200的表面上的銅箔)上形成銅層且圖案化所述層而形成於基板200的表面上。當然，具有預定形狀的線圈圖案310以及320亦可如下方式形成：在基板200上形成具有預定形狀的光敏膜圖案，接著藉由執行電鍍製程而自基板200的曝露表面生長金屬層，且接著移除光敏膜。線圈圖案310以及320亦可形成於多層中。亦即，多個線圈圖案可進一步形成在形成於基板200上方的線圈圖案310上方，且多個線圈圖案可進一步形成在形成於基板200之下的線圈圖案320之下。當線圈圖案310以及320形成於多層中時，絕緣層形成於上部層與下部層之間，且導電導通孔(未圖示)形成於絕緣層中，且因此，多層線圈圖案可連接。

外部電極400、410以及420可形成於主體100的兩個末端部分處。舉例而言，外部電極400可形成於在主體100的縱向方向上彼此面對的兩個側表面上。此外部電極400可電連接至主體100的線圈圖案310、320。亦即，線圈圖案310以及320的至 少一個末端部分曝露於主體100的外部，且外部電極400可形成以便連接至線圈圖案310以及320的末端部分。此外部電極400可形成，以使得主體100浸漬至導電膏中，或經由諸如印刷、沈積或濺鍍的各種方法而處於主體100的兩個末端。外部電極400可由具有導電性的金屬形成。舉例而言，選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀以及其合金組成的群的一或多種金屬。又，鍍鎳層(未圖示)或鍍錫層(未圖示)可進一步形成於外部電極400的表面上。

絕緣層500可形成於線圈圖案310以及320與主體100之間以使線圈圖案310以及320與金屬粉末110絕緣。亦即，絕緣層500可形成於基板200的上部部分以及下部部分上以覆蓋線圈圖案310以及320。此絕緣層500可經形成以使得聚對二甲苯塗佈於線圈圖案310以及320上。舉例而言，聚對二甲苯可藉由使基板200具備在沈積腔室內部形成於其上的線圈圖案310以及320且接著汽化聚對二甲苯以及將經汽化的聚對二甲苯供應至真空腔室中而沈積於線圈圖案310以及320上。舉例而言，聚對二甲苯首先在汽化器中經加熱以及汽化以轉換成如式1中的二聚體狀態，且其次接著經加熱以及熱分解成如式2中的單體狀態。當聚對二甲苯接著藉由使用經提供以連接至分解腔室以及機械真空泵的冷阱(cold trap)冷卻時，聚對二甲苯自單體狀態轉換至如式3中的聚合物狀態且沈積於線圈圖案310以及320上。當然，絕緣層500可由除聚對二甲苯外的絕緣聚合物(例如，選自環氧樹脂、聚醯亞胺以及液晶聚合物的一或多種材料)形成。然而，絕緣層500可經由用聚對二甲苯進行塗佈而以均勻厚度形成於線圈圖案310以及 320上，且即使當以小厚度形成時，相比於其他材料，絕緣特性亦可得到改良。亦即，當用聚對二甲苯塗佈以作為絕緣層500時，絕緣特性可藉由增加絕緣崩潰電壓而得到改良，儘管絕緣層500以比形成聚醯亞胺小的厚度形成。又，絕緣層500可藉由填充根據線圈圖案310以及320之間的距離的圖案之間的間隙而以均勻厚度形成，或可在圖案中沿著階梯以均勻厚度形成。亦即，當線圈圖案310以及320之間的距離偏大時，聚對二甲苯可在圖案中沿著階梯以均勻厚度塗佈。又，當線圈圖案310以及320之間的距離偏小時，聚對二甲苯可藉由填充圖案之間的間隙而以預定厚度形成於線圈圖案310以及320上。此處，絕緣層500可藉由使用聚對二甲苯以大致3μm至大致100μm的厚度形成。當聚對二甲苯以小於大致3μm的厚度形成時，絕緣特性可減小。又，當聚對二甲苯以大於大致100μm的厚度形成時，相同大小內的絕緣層500所佔據的厚度增加，主體100的體積變小，且因此，磁導率可減小。當然，絕緣層500可在由具有預定厚度的薄片形成之後形成於線圈圖案310以及320上。

如上所述，根據第一例示性實施例的功率電感器可改善絕緣特性，即使絕緣層500藉由藉由使用聚對二甲苯在線圈圖案310以及320與主體100之間形成絕緣層500以較小厚度形成。又，主體100經製造以包含導熱填充劑130以及金屬粉末110以及聚合物120，使得藉由加熱金屬粉末110產生的主體100的熱可耗散至外部。因此，可防止主體100中的溫度升高，且因此可防止諸如電感減小的限制。又，可藉由使主體100內部的基板200由金屬鐵氧體材料形成來防止功率電感器的磁導率的減小。

圖3為根據第二例示性實施例的功率電感器的透視圖。

參看圖3，根據第二例示性實施例的功率電感器可包含具有導熱填充劑130的主體100、安置於主體100中的基板200、形成於基板200的至少一個表面上的線圈圖案300、310以及320、安置於主體100外部的外部電極410以及420、分別安置於線圈圖案310以及320上的絕緣層500，以及分別安置於主體100上方以及下方的至少一個磁性層600、第一磁性層610以及第二磁性層620。亦即，例示性實施例可進一步包含磁性層600以實施另一例示性實施例。此第二例示性實施例關於不同於第一例示性實施例的組態主要描述如下。

磁性層600、第一磁性層610以及第二磁性層620可設置於主體100的至少一個區域中。亦即，第一磁性層610可形成於主體100的上部表面上，且第二磁性層620可形成於主體100的下部表面上。此處，第一磁性層610以及第二磁性層620經提供以增加主體100的磁導率，且可由具有大於主體100的磁導率的 材料形成。舉例而言，主體100可經提供以具有大致20的磁導率，且第一磁性層610以及第二磁性層620可經提供以具有大致40至大致1000的磁導率。此等第一磁性層610以及第二磁性層620可(例如)藉由使用鐵氧體粉末以及聚合物來製造。亦即，第一磁性層610以及第二磁性層620可由具有大於主體100的鐵氧體材料的磁導率的材料形成以便具有大於主體100的磁導率，或經形成以具有更大含量的鐵氧體材料。此處，聚合物可以相對於100wt%的金屬粉末大致15wt%的量包含。又，選自由Ni鐵氧體、Zn鐵氧體、Cu鐵氧體、Mn鐵氧體、Co鐵氧體、Ba鐵氧體以及Ni-Zn-Cu鐵氧體或其一或多種氧化物鐵氧體組成的群的一或多者可用作為鐵氧體粉末。亦即，磁性層600可藉由使用含有鐵的金屬合金粉末或含有鐵的金屬合金氧化物來形成。又，鐵氧體粉末可藉由用鐵氧體塗佈金屬合金粉末來形成。舉例而言，鐵氧體粉末可經由用選自由以下各者組成的群的一或多種氧化物鐵氧體材料塗佈(例如)含有鐵的金屬合金粉末來形成：氧化鎳鐵氧體材料、氧化鋅鐵氧體材料、氧化銅鐵氧體材料、氧化錳鐵氧體材料、氧化鈷鐵氧體材料、氧化鋇鐵氧體材料以及鎳-鋅-銅氧化物鐵氧體材料。亦即，鐵氧體粉末可經由用含有鐵的金屬氧化物塗佈金屬合金粉末來形成。當然，鐵氧體粉末可經由混合(例如)含有鐵的金屬粉末與選自由以下各者組成的群的一或多種氧化物鐵氧體材料來形成：氧化鎳鐵氧體材料、氧化鋅鐵氧體材料、氧化銅鐵氧體材料、氧化錳鐵氧體材料、氧化鈷鐵氧體材料、氧化鋇鐵氧體材料以及鎳-鋅-銅氧化物鐵氧體材料。亦即，鐵氧體粉末可經由混合金屬合金粉末與 含有鐵的金屬氧化物來形成。第一磁性層610以及第二磁性層620可經形成以進一步包含導熱填充劑以及金屬粉末以及聚合物。導熱填充劑可以相對於100wt%的金屬粉末大致0.5wt%至大致3wt%的量包含。此等第一磁性層610以及第二磁性層620可以薄片形狀形成，且分別安置於主體100(多個薄片層壓於其中)上方以及下方。又，在主體100經由印刷糊狀物(其由包含金屬粉末110、聚合物120以及導熱填充劑130的材料以預定厚度形成)形成或經由將所述糊狀物裝入成形且壓製所述糊狀物形成之後，第一磁性層610以及第二磁性層620可分別形成於主體100上方以及下方。當然，第一磁性層610以及第二磁性層620亦可藉由使用糊狀物來形成，且第一磁性層610以及第二磁性層620可藉由在主體100上方以及下方施加磁性材料來形成。

如圖4中所說明，根據第二例示性實施例的功率電感器可進一步包含在主體100與基板200之間的上部部分以及下部部分中的第三磁性層630以及第四磁性層640，且如圖5中所描述，第五磁性層650以及第六磁性層660可進一步包含於其之間。亦即，至少一個磁性層600可包含於主體100中。此磁性層600可以薄片形狀形成，且安置於主體100(多個薄片層壓於其中)中。亦即，至少一個磁性層600可設置於多個薄片之間以用於製造主體100。又，當主體100是經由印刷糊狀物(其由包含金屬粉末110、聚合物120以及導熱填充劑130的材料以預定厚度形成)時，磁性層可在印刷期間形成。又，當主體100是經由將糊狀物裝入成形且壓製所述糊狀物形成時，磁性層可在其間輸入且經壓製。當 然，磁性層600亦可藉由使用糊狀物來形成。磁性層600可藉由在印刷主體100時施加軟磁材料而形成於主體100中。

如上所述，根據另一例示性實施例的功率電感器可藉由使主體100具備至少一個磁性層600來改良功率電感器的磁導率。

圖6為根據第三例示性實施例的功率電感器的透視圖，圖7為沿著圖6的線A-A'截取的截面圖，且圖8為沿著圖6的線B-B'截取的截面圖。

參看圖6至圖8，根據第三例示性實施例的功率電感器可包含：主體100；安置於主體100內部的至少兩個或更多基板200、第一基板210以及第二基板220；形成於兩個或更多基板200中的每一者的至少一個表面上的線圈圖案300、310、320、330以及340；安置於主體100外部的外部電極410以及420；形成於線圈圖案300上的絕緣層500；以及安置於主體100外部以與外部電極410以及420隔開且連接至形成於主體100內部的至少兩個或更多基板200中的每一者上的至少一個線圈圖案300的連接電極700。在下文中，將不提供與一個例示性實施例以及另一例示性實施例重疊的描述。

至少兩個或更多基板200、第一基板210以及第二基板220可安置於主體100內部。舉例而言，至少兩個或更多基板200可在主體100內部沿著主體100的縱向方向安置且在主體100的厚度方向上彼此隔開。

線圈圖案300、310、320、330以及340可設置於至少兩個或更多基板200的至少一個表面上，且較佳設置於至少兩個或 更多基板200的兩個表面上。此處，線圈圖案310以及320可分別形成於第一基板210的下方以及上方，且經由形成於第一基板210上的導電導通孔電連接。同樣，線圈圖案330以及340可分別形成於第二基板220的下方以及上方，且經由形成於第二基板220上的導電導通孔電連接。此線圈圖案300可在來自基板200的預定區域(例如，自中心部分至外部)的方向上以螺旋形狀形成，且一個線圈可以此方式界定以使得形成於基板200上的兩個線圈圖案連接。亦即，兩個或更多線圈可形成於一個主體100中。此處，基板200上方的線圈圖案310以及330以及基板200下方的線圈圖案320以及340可以彼此相同的形狀形成。又，多個線圈圖案300可經形成以彼此重疊，或下部的線圈圖案320以及340亦可經形成以與其中無上部線圈圖案310以及330形成的區域重疊。

外部電極400、410以及420可形成於主體100的兩個末端部分處。舉例而言，外部電極400可形成於在主體100的縱向方向上彼此面對的兩個側表面上。此外部電極400可電連接至主體100的線圈圖案300。亦即，多個線圈圖案300的至少一個末端部分可曝露於主體100的外部，且外部電極400可經形成以便連接至多個線圈圖案300的末端部分。舉例而言，線圈圖案310可經形成以連接至線圈圖案310以及330，且線圈圖案320可經形成以連接至線圈圖案320以及340。

連接電極700可形成於無外部電極400形成的主體100的至少一個側表面上。此連接電極700經提供以連接形成於第一基板210上的線圈圖案310以及320中的至少一者與形成於第二 基板220上的線圈圖案330以及340中的至少一者。因此，形成於第一基板210上的線圈圖案310以及320以及形成於第二基板220上的線圈圖案330以及340可經由主體100外部的連接電極700彼此電連接。此連接電極700可藉由將主體100浸漬至導電膏中或經由諸如印刷、沈積或濺鍍的各種方法而形成主體100的一側處。連接電極700可由具有導電性的金屬(例如，包含選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀以及其合金組成的群的一或多種金屬)形成。此處，必要時，鍍鎳層(未圖示)或鍍錫層(未圖示)可進一步形成於連接電極700的表面上。

如上所述，根據第三例示性實施例的功率電感器在主體100包含至少兩個或更多基板200，具有分別形成於其至少一個表面上的線圈圖案300，使得多個線圈可形成於一個主體100中。因此，功率電感器的容量可增加。

圖9為根據第四例示性實施例的功率電感器的透視圖，且圖10以及圖11為分別沿著圖9的線A-A'以及線B-B'截取的截面圖。

參看圖9至圖11，根據第四例示性實施例的功率電感器可包含：主體100；安置於主體100內部的至少兩個或更多基板200、第一基板210以及第二基板220；形成於兩個或更多基板200中的每一者的至少一個表面上的線圈圖案300、310、320、330以及340；安置於主體100的彼此面對的兩個側表面上且分別連接至線圈圖案310以及320的第一外部電極800、810以及820，以及經安置以與第一外部電極800、810以及820隔開的在主體100的 彼此面對的兩個側表面上且分別連接至線圈圖案330以及340的第二外部電極900、910以及920。亦即，分別形成於至少兩個或更多基板200上的線圈圖案300是藉由分別不同的第一外部電極800以及第二外部電極900連接，使得兩個或更多功率電感器可實施在一個主體100中。

第一外部電極800、810以及820可形成於主體100的兩個末端部分處。舉例而言，第一外部電極810以及820可在主體100的縱向方向上形成於彼此面對的兩個側表面上。此等第一外部電極810以及820可電連接至形成於第一基板210上的線圈圖案310以及320。亦即，線圈圖案310以及320的至少一個末端部分在相互面對的方向上分別曝露於主體100的外部，且第一外部電極810以及820可經形成以便連接至線圈圖案310以及320的末端部分。此等第一外部電極810可藉由將主體100浸漬至導電膏中或經由諸如印刷、沈積以及濺鍍的各種方法形成於主體100的兩個末端處，且接著經圖案化。又，第一外部電極810以及820可由具有導電性的金屬(例如，選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀以及其合金組成的群的一或多種金屬)形成。又，鍍鎳層(未圖示)或鍍錫層(未圖示)可進一步形成於第一外部電極810以及820的表面上。

第二外部電極900、910以及920可形成於主體100的兩個末端部分處，且與第一外部電極810以及820隔開。亦即，第一外部電極810以及820以及第二外部電極910以及920可形成於主體100的同一表面上，且經形成以彼此隔開。此等第二外部 電極910以及920可電連接至形成於第二基板220上的線圈圖案330以及340。亦即，線圈圖案330以及340的至少一個末端部分在彼此面對的方向上分別曝露於主體100的外部，且第二外部電極910以及920可經形成以便連接至線圈圖案330以及340的末端部分。此處，雖然線圈圖案330以及340與線圈圖案310以及320在同一方向上曝露，但線圈圖案330以及340可藉由在彼此不重疊而是彼此隔開預定距離時曝露而分別連接至第一外部電極800以及第二外部電極900。此等第二外部電極910以及920可經由與第一外部電極810以及820相同的製程形成。亦即，第二外部電極910可藉由將主體100浸漬至導電膏中或經由諸如印刷、沈積以及濺鍍的各種方法形成於主體100的兩個末端處，且接著經圖案化。又，第二外部電極910以及920可由具有導電性的金屬(例如，選自由金、銀、鉑、銅、鎳、鈀以及其合金組成的群的一或多種金屬)形成。又，鍍鎳層(未圖示)或鍍錫層(未圖示)可進一步形成於第二外部電極910以及920的表面上。

圖12為根據第四例示性實施例的經修改例示性實施例的功率電感器的透視圖，且第一外部電極810以及820以及第二外部電極910以及920形成於彼此不同的方向上。亦即，第一外部電極810以及820以及第二外部電極910以及920可形成於主體100的彼此垂直的側表面上。舉例而言，第一外部電極810以及820可在主體100的縱向方向上形成於彼此面對的兩個側表面上，且第二外部電極910以及920可在主體100的橫向方向上形成於彼此面對的兩個側表面上。

圖13至圖15為順序地說明根據例示性實施例的製造功率電感器的方法的截面圖。

參看圖13，具有預定形狀的線圈圖案310以及320形成於基板200的至少一個表面上或較佳地形成於基板200的一個表面以及另一表面上。基板200可由CCL、金屬鐵氧體或類似者形成，且較佳地由可使有效磁導率增加且允許容量容易實現的金屬鐵氧體形成。舉例而言，基板200可藉由將銅箔附接至具有預定厚度且由含有鐵的金屬合金形成的金屬板的一個表面以及另一表面來製造。又，線圈圖案310以及320可形成為自基板200的預定區域(例如，自中心部分)以圓形螺旋形狀形成的線圈圖案。此處，在線圈圖案310形成於基板200的一個表面上之後，穿過基板200的預定區域且充滿導電材料的導電導通孔形成，且線圈圖案320可形成於基板200的另一表面上。導電導通孔可藉由藉由在基板200的厚度方向上使用雷射或類似者形成介層孔以及用導電膏填充介層孔而形成。又，線圈圖案310可經由(例如)電鍍製程形成。為此，具有預定形狀的光敏膜圖案形成於基板200的一個表面上。接著，藉由使用基板200上的銅箔作為種子來執行電鍍製程，且線圈圖案310可經由在金屬層自基板200的曝露表面生長之後移除光敏膜而形成。當然，線圈圖案320可經由用以形成線圈圖案310的相同方法形成於基板200的另一表面上。線圈圖案310以及320亦可形成於多層中。當線圈圖案310以及320形成於多層中時，絕緣層形成於上部層與下部層之間，且導電導通孔(未圖示)形成於絕緣層中，因此，多層線圈圖案可連接。以此 方式，在線圈圖案310以及320分別形成於基板200的一個表面以及另一表面上之後，絕緣層500經形成以覆蓋線圈圖案310以及320。絕緣層500可藉由用諸如聚對二甲苯的絕緣聚合物材料進行塗佈來形成。亦即，聚對二甲苯可藉由在沈積腔室內部提供具有上面形成有線圈圖案310以及320的基板200且接著將聚對二甲苯汽化且供應至真空腔室中而沈積於線圈圖案310以及320上。舉例而言，聚對二甲苯首先在汽化器中經加熱且汽化以轉換成二聚體狀態，且其次接著經加熱且熱分解成單體狀態。當聚對二甲苯接著藉由使用經提供以連接至分解腔室以及機械真空泵的冷阱冷卻時，聚對二甲苯自單體狀態轉換至聚合物狀態且沈積於線圈圖案310以及320上。此處，用於汽化以及轉換聚對二甲苯成二聚體狀態的第一加熱製程可在大致100℃至大致200℃的溫度下以及大致1.0托的壓力下執行。用於熱分解經汽化聚對二甲苯且將聚對二甲苯轉換至單體狀態的第二加熱製程可在大致400℃至大致500℃的溫度下以及大致0.5托或更高的壓力下執行。又，為了可藉由將單體狀態轉換成聚合物狀態來沈積聚對二甲苯，沈積腔室可維持在(例如)大致25℃的室溫下以及大致0.1托的壓力下。以此方式，絕緣層500可藉由在線圈圖案310以及320上塗佈聚對二甲苯而在線圈圖案310以及320中沿著階梯塗佈，且因此，絕緣層500可以均勻厚度形成。當然，絕緣層500亦可藉由將薄片(其包含選自由環氧樹脂、聚醯亞胺以及液晶聚合物組成的群的一或多種材料)緊密附接至線圈圖案310以及320上而形成。

參看圖14，提供由包含金屬粉末110、聚合物120以及 導熱填充劑130的材料形成的多個薄片100a至100h。此處，含有鐵的金屬材料可用於金屬粉末110。可使金屬粉末110彼此絕緣的環氧樹脂、聚醯亞胺或類似者可用於聚合物120。MgO、AlN、碳基的材料或類似者(金屬粉末110的熱可經由所述材料耗散至外部)可用於導熱填充劑130。又，金屬粉末110的表面可用鐵氧體材料(諸如金屬氧化物鐵氧體)或絕緣材料(諸如聚對二甲苯)塗佈。此處，聚合物120可以相對於100wt%的金屬粉末大致2.0wt%至大致5.0wt%的量包含，且導熱填充劑130可以相對於100wt%的金屬粉末大致0.5wt%至大致3.0wt%的量包含。此等多個薄片100a至100h分別安置於基板200上方以及下方，線圈圖案310以及320形成於所述基板上。多個薄片100a至100h可具有彼此不同的導熱填充劑130之含量。舉例而言，在離開基板200的一個表面以及另一表面向上或向下的方向上，導熱填充劑130的含量可逐漸地增加。亦即，定位於接觸基板200的薄片100a以及100e上方以及下方的薄片100b以及100f中的導熱填充劑130的含量可大於薄片100a以及100e中的導熱填充劑130的含量。又，定位於薄片100b以及100f上方以及下方的薄片100c以及100g中的導熱填充劑130的含量可大於薄片100b以及100f中的導熱填充劑130的含量。以此方式，在離開基板200的方向上，導熱填充劑130的含量變得更大，且因此，熱傳遞的效率可進一步改良。如另一例示性實施例中所描述，第一磁性層610以及第二磁性層620可分別設置於最上部之薄片100d上方以及最下部之薄片100h下方。第一磁性層610以及第二磁性層620可由具有大於薄片100a 至100h的磁導率的材料製造。舉例而言，第一磁性層610以及第二磁性層620可藉由使用鐵氧體粉末以及環氧樹脂來製造以便具有大於薄片100a至100h的磁導率。又，可允許導熱填充劑進一步包含於第一磁性層610以及第二磁性層620中。

參看圖15，主體100經形成以使得多個薄片100a至100h層壓、壓製且經形成而具有插入於其間的基板200。又，外部電極400可形成於主體100的兩個末端部分上，以使得外部電極400可電連接至線圈圖案310以及320的延伸部分。外部電極400可經形成以使得主體100浸漬至導電膏中或經由各種方法(諸如印刷、沈積以及濺鍍導電膏)而處於主體100的兩個末端部分上。此處，可允許外部電極400具有電導性的金屬材料可用作為導電膏。又，必要時，鍍鎳層以及鍍錫層可進一步形成於外部電極400的表面上。

圖16為根據比較實例的功率電感器(其中絕緣層由聚醯亞胺形成)的截面影像，且圖17為根據例示性實施例的功率電感器(其中絕緣層由聚對二甲苯形成)的截面影像。如圖17中所說明，雖然聚對二甲苯在線圈圖案310以及320中沿著階梯以較小厚度形成，但聚醯亞胺以大於聚對二甲苯的厚度形成，如圖16中所說明。又，為了量測根據比較實例以及例示性實施例的功率電感器的ESD特性，將大致400伏特的電壓分別反覆地施加至20個比較實例以及20個實施例中的功率電感器一次至十次。就比較實例(其中絕緣層由聚醯亞胺形成)而言，來自20個功率電感器中的19個功率電感器短路，但就實施例(其中絕緣層由聚對二甲苯 形成)而言，所有20個功率電感器未短路。又，量測絕緣功率電壓，絕緣功率電壓在比較實例中為大致25伏特且在例示性實施例中為大致86伏特。因此，由用於絕緣線圈圖案310以及320與主體100的聚對二甲苯形成的絕緣層500可經形成而具有較小厚度，且絕緣特性或類似者可得到改良。

根據例示性實施例的功率電感器具有由金屬粉末、聚合物以及導熱填充劑製造的主體。主體內的熱可經由包含導熱填充劑而容易耗散至外部，且因此，可防止由主體的發熱引起的電感的減小。

又，可經由在線圈圖案上塗佈聚對二甲苯而以均勻厚度形成聚對二甲苯，因此，主體與線圈圖案之間的絕緣可得到改良。

另外，功率電感器的磁導率的減小亦可經由製造設置於主體內的基板並藉由使用金屬鐵氧體使線圈圖案形成於其上來防止，且功率電感器的磁導率可經由將至少一個磁性層提供至主體來改良。

又，兩個或更多基板(其中的每一者具有以線圈形狀形成於其一個表面上的線圈圖案)被設置於主體中，使得多個線圈可形成於一個主體中。因此，功率電感器的容量可增加。

然而，可以不同形式體現本發明，且不應將本發明解釋為限於本文中所闡述的實施例。確切而言，提供所述實施例，使得本發明將為透徹且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範疇。此外，本發明將僅由申請專利範圍的範疇界定。

100‧‧‧主體

110‧‧‧金屬粉末

120‧‧‧聚合物

130‧‧‧導熱填充劑

200‧‧‧基板

300、310、320‧‧‧線圈圖案

400、410、420‧‧‧外部電極

500‧‧‧絕緣層

Claims (16)

1. 一種功率電感器，其包括：主體；至少一個基板，設置於所述主體內部；至少一個線圈圖案，設置於所述基板的至少一個表面上；以及絕緣層，形成於所述線圈圖案與所述主體之間，其中所述絕緣層由聚對二甲苯形成，且所述絕緣層以3μm至100μm的厚度形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其中所述主體包括金屬粉末、聚合物以及導熱填充劑。
3. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中所述金屬粉末包括含有鐵的金屬合金粉末。
4. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中所述金屬粉末具有用鐵氧體材料以及絕緣體中的至少一者塗佈的表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述的功率電感器，其中所述絕緣體以1μm至10μm的厚度用聚對二甲苯塗佈。
6. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中所述導熱填充劑包括選自由MgO、AlN以及碳基材料組成的群的一或多者。
7. 如申請專利範圍第2項所述的功率電感器，其中所述導熱填充劑是以相對於100wt%的所述金屬粉末0.5wt%至3wt%的量包含，且具有0.5μm至100μm的大小。
8. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其中所述基板由銅包覆疊層形成，或經形成以使得銅箔附接至含有鐵的金屬板的兩個表面。
9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的功率電感器，其中所述絕緣層經塗佈以使得聚對二甲苯汽化且以均勻厚度塗佈於所述線圈圖案上。
10. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其進一步包括形成於所述主體外且連接至所述線圈圖案的外部電極。
11. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其中所述基板至少雙份或更多地設置，且所述線圈圖案形成於至少兩個或更多的所述基板中的每一者上。
12. 如申請專利範圍第11項所述的功率電感器，其進一步包括設置於所述主體外且經組態以連接至少兩個或更多所述線圈圖案的連接電極。
13. 如申請專利範圍第12項所述的功率電感器，其進一步包括分別連接至至少兩個或更多所述線圈圖案且形成於所述主體外的至少兩個或更多的外部電極。
14. 如申請專利範圍第13項所述的功率電感器，其中多個所述外部電極在所述主體的同一側表面上形成以彼此隔開，或在所述主體的彼此不同的側表面上形成。
15. 如申請專利範圍第1項所述的功率電感器，其進一步包括設置於所述主體的至少一個區域中的磁性層，且所述磁性層的磁導率大於所述主體的磁導率。
16. 如申請專利範圍第15項所述的功率電感器，其中所述 磁性層經形成以包括所述導熱填充劑。