包括平面线圈的线圈组件的制作方法
【专利摘要】线圈组件(1)包括：包含多匝(15)的平面线圈(2)，其配置在第一磁芯板(3)中的槽(10)内；以及第二磁芯板(8)，其中，所述第一磁芯板(3)和所述第二磁芯板(8)彼此直接相接触或者被厚度(t)等于或小于50μm的电绝缘的绝缘层(5)分离，以及至少一个接头(6)从所述线圈(2)起在贯通所述第一磁芯板(3)的各自的通路孔(11)内延伸至各自的接触垫(7)，其中，所述线圈(2)和所述接头(6)是一体形成的。
【专利说明】包括平面线圈的线圈组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有一个或多个平面线圈的表面安装型线圈组件和变压器、以及用于制造这些线圈组件和变压器的方法。
【背景技术】
[0002]在例如电力管理、信号调节和信号隔离的许多应用中，需要由线圈形成的高性能电感器。平面线圈包括通常全部存在于同一平面内(例如，以平螺旋的形式)或存在于少量平行平面内(例如，以在大致平行平面的堆叠中配置多个螺旋的形式)的一匝或多匝导电性材料。这些匝经由被称为“接头”的引线连接至外部。将包括线圈的匝、接头、制造线圈的基板以及磁芯的组件称为线圈组件。平面线圈与轴向线圈相比具有高度相对低的优点，由此提供相对较低的封装高度和整体较小的器件。
[0003]为了在例如太空、工业、医疗和消费类应用中使用，一直期望开发更加有效且紧凑的DC-DC转换器、变压器、电动马达所用的包括线圈组件的电感器。
[0004]优选地，包括平面线圈的线圈组件能够表面安装至印刷电路板(PCB)，从而提高将这些线圈组件装入包括PCB上的其它电子器件的系统的可制造性。对于能够表面安装的电子器件，需要在该器件的表面上配置接触垫。然后，这些接触垫可以配置有焊料凸块，这些焊料凸块随后与PCB上的接触区域相接触，或者上述接触垫可以与存在于PCB的接触区域上的焊料凸块相接触。
[0005]传统上，通过在半导电或绝缘基板上沉积(例如，电镀)线圈导电材料(例如，铜(Cu))来制造包括至少一个平面线圈的线圈组件。之后，在抗蚀剂中对匝图案进行图案化，并且对线圈导电材料进行蚀刻，由此形成平面线圈。在该基板的一面上设置包括通常由软性铁氧体制成的第一磁芯板的磁芯，并且在该基板的相对面上安装通常也由软性铁氧体制成的第二磁芯板。第二磁芯板被配置成经由源自于第二磁芯板的突起与第一磁芯板相接触，其中这些突起经由设置在基板中的孔延伸至下方的板。通过线圈组件的该配置，磁场受到位于线圈的上方和下方的磁芯板、以及最外匝的周边外侧的任何突起和位于最内匝的内侧的任何突起所约束。
[0006]为了进一步增加磁通量的约束并由此提高感抗，还期望使磁芯配置在线圈的各匝中间。W02010001339A2教导了如何通过特殊的后屏蔽和前屏蔽来获得较高的感抗。这里，线圈设置在硅基板上。软磁性金属材料沉积在线圈的顶部，并且软磁性金属材料延伸到线圈的各匝中间。软磁性金属材料还沉积在硅基板的相反侧上。在该基板中蚀刻出通路孔，并且这些通路孔被软磁性材料填充，由此形成使各侧上的软磁性金属材料彼此耦合的通路，由此进一步增加磁约束。这些通路不与线圈电接触。
[0007]在上述申请中，线圈的各匝的高度相对于整个线圈组件的高度的比例相对较低，这是因为整个线圈组件的高度包括没有促成磁约束和感抗的非磁性硅基板的厚度。没有说明线圈的接触，仅提到接头接触线圈的匝。
[0008]US6831543教导了可安装在印刷板的表面上的平面线圈组件，其中认为该组件具有小的功率损失和大的感抗。这通过设置包括上铁氧体磁性膜、下铁氧体磁性膜和在中间插入的平面线圈的表面安装型线圈组件来实现，其中，在平面线圈终端部分上方的上铁氧体磁性膜中形成有开口，并且在上铁氧体磁性膜上形成有经由该开口与线圈终端部分导通的外部电极(在本申请中与接头和接触垫相对应)。还教导了以下:该外部电极优选通过利用热处理对主要包括N1、Pd、Pt、Ag、Au的其中一个或包含这些材料的合金粉末的导体糊剂或者主要包括Sn的焊料糊剂进行处理来形成。还教导了以下:在该工艺中途的污染可能会使从线圈终端部分向着外部电极的导通劣化，同时伴随有电压下降以及(在最差的情况下)器件故障。这优选可以通过在设置外部电极之前利用酸进行光蚀刻或利用有机溶剂进行清洁来缓和。在形成了外部电极之后，形成接触该外部电极的金属盖。所沉积的下铁氧体磁性膜的厚度被限制为100 μ m。对于所研究的下一个更厚的膜厚度150 μ m，该膜剥落，因而表明该更大厚度不适合用在平面线圈组件中。所提到的上铁氧体磁性膜的厚度为40 μ m。
[0009]US6060976教导了如下平面变压器，其中该平面变压器具有由外周上具有绝缘树脂膜的导电膜形成的初级平面线圈以及次级平面线圈。初级平面线圈和次级平面线圈装配在包括磁性物质的第一基板(在本申请中与第一磁芯板相对应)的上表面上所形成的装配槽内。显然，基板的厚度不受膜剥落或类似情形所限制。装配槽具有均延伸到第一基板的侧表面的入口部和出口部。这些线圈通过将内置有铜箔的多种树脂膜的堆叠冲压成与装配槽的形状相似的形状来获得，其中铜箔的厚度约为几十μ m。其后是通过浸溃来利用树脂膜涂敷该堆叠，以使得该堆叠的侧表面被树脂涂覆，然后使该堆叠干燥。然后将这些线圈插入并装配至装配槽。次级平面线圈和初级平面线圈的端部定位在装配槽的入口部和出口部。线圈的端部的树脂被去除，由此使连接到引线的导体暴露。US6060976没有教导引线是如何连接的以及是否可以制造成表面安装型器件。在第一基板的上表面上安装有磁性物质的第二基板(在本申请中与第二磁芯板相对应)，其中该第二基板具有设置在与第一基板相对的表面上的间隙绝缘层，该层的厚度优选为I?50 μ m。
【发明内容】
[0010]本发明的主要目的是提供一种表面安装型线圈组件和变压器，其具有:一个或多个包含多匝的平面线圈，其配置在第一磁芯板中的槽内，由此所述第一磁芯板在线圈的各匝之间延伸；以及第二磁 芯板，其中所述第一磁芯板和所述第二磁芯板彼此直接相接触或者被厚度等于或小于50μπι的电绝缘的绝缘层分离，由此在线圈终端部分和接头之间不存在因不同的工艺步骤所引起的界面。任何这种界面均可能会造成器件劣化。该目的通过在同一工艺步骤中形成线圈和接头以使得这两者一体形成来实现。在本发明的优选实施例中，在与线圈和接头相同的工艺步骤中还形成了至少一个接触垫，由此接头与线圈和接触垫一体形成。在本发明的优选实施例中，第一磁芯板的厚度优选在大于ΙΟΟμπι直至4000μπι的范围内。由此，感抗进一步增加。在本发明的优选实施例中，第二磁芯板的厚度在50 μ m?4000 μ m的范围内。
[0011]在本发明的优选实施例中，线圈的各匝的高度在大于ΙΟΟμπι直至ΙΙΟΟμπ?的范围内、或者优选在大于150 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范围内、或者甚至更优选在大于200 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范围内。这样提供了在高电流密度下降低线圈阻抗和功率损失以及改善冷却的更多优点。[0012]本发明的另一目的是提供一种用于制造根据本发明的线圈组件的方法。该方法包括设置具有被形成为平螺旋的至少一个槽以及至少一个通路孔的第一磁芯板。随后，在槽内沉积形成线圈的材料并且在通路孔内沉积形成接头的材料，以使得线圈和至少一个接头是一体形成的，由此消除了针对中间光蚀刻或清洁步骤以及用以沉积形成至少一个接头的材料的第二个工艺步骤的需要。优选地，在与线圈和至少一个接头相同的步骤中沉积形成与该至少一个接头相连接的接触垫的材料，以使得该至少一个接头也与各接触垫一体形成。该方法不需要沉积磁芯材料，由此避免了裂纹、剥落、分层以及针对较厚的磁性膜的长沉积时间。该方法还提供了增加线圈的各匝的高度并且缩短各匝之间的间距的可能性。这是可能的，因为在槽中沉积线圈导电材料意味着线圈的各匝的截面形状不会因崩塌(collapsing)结构的风险而受到限制，其中该径向收拢结构是对传统制造方法中使用的独立结构进行光刻、蚀刻和清洁期间可能发生的。
[0013]在从属权利要求中定义了本发明的实施例。通过以下针对本发明的详细说明，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]现在将参考附图来说明本发明的优选实施例，其中:
[0015]图1示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件的一个实施例的示意侧视图。
[0016]图2示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件的一个实施例的第二磁芯板被去除的示意平面图。
[0017]图3示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件的另一实施例的示意侧视图，其中在第一磁芯板和第二磁芯板之间的线圈的中心处具有气隙。
[0018]图4示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件的又一实施例的示意侧视图，其中在第一磁芯板中具有线圈构件并且贯通第一磁芯板存在接头、以及在第二磁芯板中具有线圈构件以及贯通第二磁芯板存在接头。
[0019]图5示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件的再一实施例的示意侧视图，其中在第一磁芯板中具有线圈构件并且贯通第一磁芯板存在接头、以及在第二磁芯板中具有线圈构件。
[0020]图6示出根据本发明的具有平面线圈的变压器的一个实施例的示意侧视图，其中这些平面线圈以交错模式配置在第一磁芯板中。
[0021]图7示出根据本发明的具有平面线圈的变压器的一个实施例的第二磁芯板被去除的示意侧视图，其中这些平面线圈以交错模式配置在第一磁芯板中。
[0022]图8示出根据本发明的具有平面线圈的变压器的另一实施例的示意侧视图，其中这些平面线圈以径向顺次模式配置在第一磁芯板中。
[0023]图9示出根据本发明的具有平面线圈的变压器的又一实施例的示意侧视图，其中与贯通第一磁芯板的接头相连接的平面线圈配置在第一磁芯板中，并且与贯通第二磁芯板的接头相连接的另一平面线圈配置在第二磁芯板中。
[0024]图10示出根据本发明的具有平面线圈的变压器的再一实施例的示意侧视图，其中与贯通第一磁芯板的接头相连接的平面线圈配置在第一磁芯板中，并且与贯通第一磁芯板的接头相连接的另一平面线圈配置在第二磁芯板中。[0025]图11示出根据本发明的线圈组件的制造期间的不同阶段的示意侧视图。
[0026]图12示出根据本发明的线圈组件中的槽的可选形状的示意侧视图。
[0027]图13示出根据本发明的线圈组件中通路孔的不同形状的示意侧视图。
[0028]这些附图中的比例不是按比例尺绘制的。对其进行了调整以便于附图的易读性。
【具体实施方式】
[0029]在相同的附图标记包括在几个图中的情况下，该附图标记表示相同类型的特征。图1示出根据本发明的线圈组件I的侧视图，其中线圈组件I包括平面线圈2，该平面线圈2由沉积在种子层12 (例如，其由钛(Ti)和铜(Cu)或者钛钨(TiW)和铜(Cu)制成)上的例如铜(Cu)的线圈导电材料4(优选为Cu)制成，该平面线圈2包括位于第一磁芯板3中的槽10内的至少一匝15。槽10是按照线圈2的形状形成的。槽10的深度H优选在ΙΟΟμπι?ΙΟΟΟμπι的范围内。槽10的匝15的宽度W优选在50μπι?1000 μ m的范围内、更优选在200 μ m?800 μ m的范围内。槽10的两个相邻匝15的两个相邻边缘之间的间距S优选在50μπι?IOOOym的范围内。槽10的各匝15的宽度W相对于槽10的深度H之比优选为1: 1.2?1:20、并且更优选为1:2?1:5。线圈2的各匝15的宽度w相对于线圈2的高度h之比也优选为1:1.2?1:20、并且更优选为1:2?1:5。第一磁芯板3的厚度Tl优选在比槽10的深度H大多于100 μ m直至4000 μ m的范围内。槽10的匝15的截面形状不限于矩形，并且可以具有诸如V字形、U字形、半圆形或具有圆角的形状等的任何其它形状。线圈2的匝15的截面形状不限于矩形，该截面形状可以具有诸如V字形、U字形、半圆形或具有圆角的形状等的任何其它形状并且可以不同于槽10的匝15的截面形状。槽10可以被线圈导电材料4部分填充、完全填充或过填充。在槽10被线圈导电材料4过填充的情况下，线圈2的匝15可以获得蘑菇形的截面形状。线圈2的匝15的线圈导电材料4的高度h优选在大于100 μ m直至1100 μ m的范围内，或更优选在大于150 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范围内，或甚至更优选在大于200 μ m直至1100 μ m的范围内。第一磁芯板3包括例如软性铁氧体的磁性材料。在线圈2和第一磁芯板3之间，设置有厚度t优选在I μ m?50 μ m的范围内的、例如由化学气相沉积的聚(对-苯二亚甲基)聚合物(例如，Parylene?)所制成的薄型电绝缘的绝缘层5，以避免电流从线圈2流向第一磁芯板3。在本发明的该实施例中，绝缘层5还覆盖第一磁芯板3的形成槽10的表面。然而，可以将该绝缘层从不需要其绝缘性的区域(例如，第一磁芯板3和(以下所述的)第二磁芯板8之间的接触区域)去除。
[0030]为了提供与线圈2的电接触，与线圈2—体形成并且由与线圈导电材料4相同的材料制成的接头6从线圈2起在第一磁芯板3中其各自的通路孔11内延伸至其各自的接触垫7。优选地，每个接触垫7与各自的接头6 —体形成，从而由与线圈导电材料4相同的材料制成。在图1中，通路孔的宽度或半径在通路孔11的整个长度内均相同。然而，可能优选其它形状，后面将在该详细说明部分中进行说明。还配置有绝缘层5以防止电流从接头6流向第一磁芯板3以及从接触垫7流向第一磁芯板3。第二磁芯板8配置在第一磁芯板3的形成有槽10的面上，从而包住线圈2。在本发明的该实施例中，绝缘层5保留在第一磁芯板3上的该第一磁芯板3支撑第二磁芯板8的表面的部分上。可选地,可以通过去除第一磁芯板3上的该第一磁芯板3支撑第二磁芯板8的表面的部分上的绝缘层5来实现第一磁芯板3和第二磁芯板8之间的直接接触。第二磁芯板8包括例如软性铁氧体的磁性材料。第二磁芯板8的厚度T2优选在50μπι?4000μπι的范围内。第二磁芯板8的凹部9的尺寸和配置使得防止了线圈2和接头6与第二磁芯板8相接触，并且使得留有气隙，这提供了增加最大饱和磁场的优势。图2示出第二磁芯板8被去除的线圈组件I的俯视图。图2示出具有3.5匝15的二次螺旋线圈，但线圈2还可以形成为诸如圆形螺旋等的其它形状。示出了接头6的位置。这里，接头6的侧壁中的三个侧壁与线圈2的端部的各边一致。还可以通过设置比槽10宽的通路孔11来使接头6比线圈2的端部宽。优选地，通路孔11的边缘延伸不超过相对于槽10的相邻匝15的间距的2/3以上。更优选地，通路孔11的边缘延伸不超过相对于槽10的相邻匝15的间距的一半以上。还可以在与槽10的各端部相距一定距离处设置通路孔11。
[0031]图3示出具有平面线圈302的线圈组件301的另一实施例，其中在第一磁芯板303和第二磁芯板308之间的线圈中心处具有气隙313。这样提供了增加最大饱和磁场的优势。该中心气隙也可以与线圈上方的气隙相同，由此得到在凹部309的中心处不存在突起329的凹部309。
[0032]图4示出根据本发明的具有平面线圈的线圈组件401的又一实施例，其中在第一磁芯板403中具有第一线圈构件414并且在第二磁芯板408中具有第二线圈构件415。为了使第一线圈构件414与第二线圈构件415相接触，以与第一线圈构件414相接触的方式在第一磁芯板403上配置焊料凸块416 (或者例如导电胶的其它类型的导电配置)。焊料凸块416被定位成与第二磁芯板408上的线圈垫417相接触，其中所述线圈垫417与第二线圈构件415相接触。第一接头430在第一磁芯板403中的第一通路孔434内延伸至第一接触垫431，并且第二接头432在第二磁芯板408中的第二通路孔435内延伸至第二接触垫433。在本实施例中，第一磁芯具有凹部425并且第二磁芯具有凹部426，其中这两个凹部一起在这些线圈构件之间留有气隙。还可以考虑用以形成气隙的其它结构，例如通过仅在一个磁芯板中设置凹部。
[0033]图5示出根据本实施例的具有平面线圈的线圈组件501的再一实施例，其中在第一磁芯板503中具有第一线圈构件514并且在第二磁芯板508中具有第二线圈构件515。为了使第一线圈构件514与第二线圈构件515相接触，以与第一线圈构件514相接触的方式在第一磁芯板503上配置焊料凸块516。将焊料凸块516定位成各自接触第二磁芯板508上的相等数量的线圈垫517的其中一个，其中所述线圈垫与第二线圈构件515相接触。接头506在第一磁芯板503中的通路孔518内延伸至接触垫507。
[0034]图6和7示出根据本发明的具有平面线圈的变压器624的实施例，其中第一线圈618和第二线圈619以交错模式配置在第一磁芯板603中。第一线圈618与在第一磁芯板603中的第一线圈通路孔625内延伸至第一线圈接触垫621的多个第一线圈接头620相连接，并且第二线圈619与在第一磁芯板603中的第二线圈通路孔626内延伸至第二线圈接触垫623的多个第二线圈接头622相连接。
[0035]图8示出根据本发明的具有平面线圈的变压器824的另一实施例，其中最大直径为Dl的线圈818和最小直径为D2的第二线圈819以径向顺次模式配置在第一磁芯板803中。优选地，第一线圈818与第二线圈819同心。第一线圈818与在第一磁芯板803中的第一线圈通路孔825内延伸至第一线圈接触垫821的多个第一线圈接头820相连接，并且第二线圈与在第一磁芯板803中的第二线圈通路孔826内延伸至第二线圈接触垫823的多个第二线圈接头822相连接。
[0036]图9示出根据本发明的具有平面线圈的变压器924的实施例，其中第一线圈918配置在第一磁芯板903中并且第二线圈919配置在第二磁芯板908中。第一线圈918与在第一磁芯板903中的第一线圈通路孔927内延伸至第一线圈接触垫921的多个第一线圈接头920相连接。第一磁芯903具有凹部925并且第二磁芯908具有凹部926。还可以考虑其它结构，例如仅在一个磁芯板中具有凹部。第二线圈919与在第二磁芯板908中的第二线圈通路孔928内延伸至第二线圈接触垫923的多个第二线圈接头922相连接。
[0037]图10示出根据本发明的具有平面线圈的变压器1024的实施例，其中第一线圈1018配置在第一磁芯板1003中并且第二线圈1019配置在第二磁芯板1008中。第一线圈1018与在第一磁芯板1003中的第一线圈通路孔1027内延伸至第一线圈接触垫1021的多个第一线圈接头1020相连接。第二磁芯具有凹部1026。例如，还可以考虑在两个磁芯板中都具有凹部的其它结构。第二线圈1019经由焊料1028与在第一磁芯板1003中的第二线圈通路孔1029内延伸至第二线圈接触垫1023的多个第二线圈接头1022相连接。
[0038]根据本发明的一个用于形成线圈组件的方法包括以下步骤:
[0039]?参见图1la,设置厚度Tl优选为大于200 μ m直至5000 μ m的第一磁芯板3。
[0040]?参见图11b，例如通过铣削、喷砂、水冲，在第一磁芯板3的侧ml中以匝15图案的形式设置槽深度H优选在100 μ π!?1000 μ m的范围内的槽10、并且设置通路孔11，其中通路孔11从该第一磁芯板的存在槽10的侧ml贯通第一磁芯板3到达相对侧m2。槽10的匝15的宽度W优选在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范围内、更优选在200 μ m?800 μ m的范围内，并且槽10的匝15之间的间距S优选在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范围内。槽10的匝15的宽度W相对于槽10的深度H之比优选为1:1.2?1:20，并且更优选为1:2?1:5。第一磁芯板3的厚度Tl优选在比槽10 的深度H厚大于IOOym直至4000 μ m的范围内。
[0041]?设置绝缘层5，其中该绝缘层5至少覆盖槽10的底部和槽10的侧壁的大部分以及各通路孔11的侧壁。优选地，如图1lC所示，使用例如聚(对-苯二亚甲基)聚合物(例如，Parylene?)的化学气相沉积，该绝缘层共形地沉积在所有表面上。绝缘层5的厚度t优选在Ιμπι?50μηι的范围内。
[0042]?参见图lld，通过例如在第一磁芯板3的存在槽10的侧ml和第一磁芯板3的相对侧m2上沉积来设置种子层12。然后，通过光刻和蚀刻对该第一磁芯板的存在槽10的侧ml进行图案化，从而在槽10和通路孔11中留有金属层。在第一磁芯板3的相对侧m2上，种子层12保留。可选地，对于第一磁芯板3的存在槽10的侧ml，可以使用仅在槽10的底部和通路孔11内沉积金属的经由掩模板结构的选择性顶侧沉积。种子层12优选包括T1-Cu、TiW-Cu，但还可以是其它类型的金属。种子层12的总厚度优选在IOOnm?700nm的范围内。
[0043]?可选地(未示出地)，通过例如干法层压，优选在非共形层中设置光致抗蚀剂，进行光刻并由此去除槽区域内的抗蚀剂。
[0044]?参见图lie，通过电镀来设置例如铜(Cu)的线圈导电材料4，在同一工艺阶段填充槽10和通路孔11。线圈2的各匝的线圈导电材料4的高度h优选在IOOym以上直至IlOOym的范围内、更优选在150μπι以上直至IlOOym的范围内、并且甚至更优选在200 μ m以上直至1100 μ m的范围内。[0045]?参见图1lf，在第一磁芯板的与具有线圈2的侧相对的侧上设置接触垫7。可选地，可以在与进行槽10和通路孔11的填充相同的工艺阶段设置一个或多个接触垫7。
[0046]?设置厚度T2优选在50 μ m?4000 μ m的范围内的第二磁芯板8。
[0047]?参见图llg，在第二磁芯板中设置凹部9。
[0048]?使用例如胶粘、机械夹紧或焊接来将第二磁芯板8安装在第一磁芯板3上。
[0049]图12a?f示出根据本发明的第一磁芯板3或第二磁芯板8中的槽10的不同截面形状的示例。图12a示出截面为矩形的槽10。图12b示出具有圆形底部bl和略微倾斜的上侧壁Si的槽10。图12c示出V字形的槽10，其中上侧壁s3比下侧壁s2陡峭。图12d示出具有V字形的底部b2和垂直的上侧壁s4的槽10。图12e示出V字形的槽10，其中斜率沿着各侧壁s5均相同。图12f示出具有平坦的底部b3和倾斜的侧壁s6的槽10。诸如图12b等的槽的圆形形状对于降低磁场集中而言可能是有利的，而V字形槽的形状为铜电镀槽填充提供了优势。
[0050]图13a?e示出根据本发明的通路孔11的不同形状的示例。在与通路孔11的在槽10和第一磁芯板3的相对侧m2之间延伸的长度垂直的平面内，通路孔11例如可以具有矩形、椭圆形或圆形的截面，其中参见图13a，截面形状和尺寸在通路孔11的整个长度内均相同。可选地，诸如在矩形截面的情况下任一边的宽度或者在椭圆形或圆形截面的情况下的半径等的截面形状和尺寸在通路孔11的长度内可以改变。于是，通路孔11具有较容易利用种子层沉积的倾斜侧壁。倾斜侧壁还使得较容易在电镀期间获得通路孔的无孔隙填充。在倾斜侧壁的情况下，通路孔可以向着第一磁芯板3的存在槽10的侧ml变宽(参见图13b)，或者向着第一磁芯板3的相对侧m2变宽(参见图13c)，由此这些情况下的通路孔呈例如截顶棱锥或圆锥的形状。侧壁的斜率还可以沿着通路孔11的长度而不同。然后，侧壁沿着通路孔11在第一磁芯板3的存在槽10的侧ml和第一磁芯板3的相对侧m2之间延伸的长度可以具有圆角斜面或者区别更大的不同斜率的区间。斜率甚至可以相对于垂直改变方向，由此在通路孔11中形成缩颈。图13d示出如下示例:上侧壁s7向着第一磁芯板3的内部不断变窄，由此，与通路孔11的内 部相比，使通路孔11向着第一磁芯板3的存在槽10的侧ml变宽，并且下侧壁S8向着第一磁芯板3的内部不断变窄，由此与通路孔11的内部相比，使该通路孔向着第一磁芯板3的相对侧m2变宽。在上侧壁s7和下侧壁s8接触的部位形成有缩颈Si。利用该结构，获得了接头的机械支撑的又一优点，从而改善了器件的鲁棒性和可靠性。通过图13e看出该结构的特殊对称情况，其中缩颈c2配置在第一磁芯板3的中部，并且各上侧壁s9和各下侧壁SlO彼此成镜像。在其它结构中，缩颈可以在通路孔11的长度的区间内延伸，由此该缩颈呈例如圆柱体或平行六面体的形状。当然，本段落中所描述的通路孔11的不同形状的示例也适用于贯通第二磁芯板8的通路孔。
[0051]本发明还涉及包括槽10的磁芯板，在该槽10中配置有包括多匝15的平面线圈2，其中至少一个接头6从所述线圈2起在贯通所述磁芯板3的各自的通路孔11中延伸至各接触垫7，以及线圈2和接头6是一体形成的。这种磁芯板还可以包括与接头一体形成的接触垫。
[0052]本发明不意图局限于所示的这些实施例，而是意图包括在所附权利要求书的范围内涵盖的所有实施例。
【权利要求】
1.一种表面安装型线圈组件(1)，其包括:包含多匝(15)的平面线圈(2)，其配置在第一磁芯板(3)中的槽(10)内；以及第二磁芯板(8),其中,所述第一磁芯板(3)和所述第二磁芯板(8)彼此直接相接触或者被厚度(t)等于或小于50 的电绝缘的绝缘层(5)分离，以及至少一个接头(6)从所述线圈(2)起在各自的贯通所述第一磁芯板(3)的通路孔(11)内延伸至各自的接触垫(7)，所述线圈组件的特征在于，所述线圈(2)和所述接头(6)是一体形成的。
2.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征在于，所述至少一个接头(6)是与其各自的接触垫(X) 一体形成的。
3.根据权利要求1或2所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈(2)的匝(15)的高度(h)在IOOiim以上直至IlOOiim的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈(2)的匝(15)的高度(h)在150iim以上直至IlOOiim的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈(2)的匝(15)的高度(h)在200iim以上直至IlOOiim的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)的宽度(W)在50 ii m?1000 u m的范围内。·
7.根据权利要求1至6中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)的宽度(W)在200 ii m?800 ii m的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)之间的间距⑶在50iim?IOOOiim的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述第一磁芯板(3)的厚度(Tl)在比所述槽(10)的深度(H)大IOOiim以上直至4000 iim的范围内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述线圈(2)包括包含至少两匝的第一线圈构件(414,514)和包含至少两匝的第二线圈构件(415，515)，其中所述第二磁芯板(408，508)在所述第二线圈构件(415，515)的匝之间延伸，所述第二线圈构件(415，515)电连接至所述第一线圈构件(414，514)的匝，其中，所述第一磁芯板(3)在所述第一线圈构件(414，514)的匝之间延伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的线圈组件，其特征在于，至少所述第一磁芯板(3)或所述第二磁芯板(8)具有提供所述线圈(2)所用的空间的凹部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的线圈组件，其特征在于，在所述第一磁芯板(303)和所述第二磁芯板(308)之间的所述平面线圈(302)的中心处存在气隙(313)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的线圈组件，其特征在于，在所述通路孔(11)的从所述第一磁芯板(3)的存在所述槽(10)的侧(ml)到所述第一磁芯板(3)的相对侧(m2)的长度内，各所述通路孔(11)的截面改变。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的线圈组件，其特征在于，各所述通路孔(11)向着所述第一磁芯板(3)的存在所述槽(10)的侧(ml)以及向着所述第一磁芯板(3)的相对侧(m2)都宽于所述通路孔的内部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的线圈组件，其特征在于，所述槽(10)具有倾斜的侧壁。
16.一种磁芯板，其包括槽(10)，在所述槽(10)中配置有包括多匝(15)的平面线圈(2)，其中至少一个接头(6)从所述线圈(2)起在各自的贯通所述磁芯板(3)的通路孔(11)内延伸至各自的接触垫(7)，所述磁芯板的特征在于，所述线圈(2)和所述接头(6)是一体形成的。
17.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括至少一个根据权利要求1至15中任一项所述的线圈组件。
18.根据权利要求17所述的变压器，其特征在于，所述变压器在所述第一磁芯板(603,803)中包括两个所述平面线圈(618,818,619,819)。
19.根据权利要求18所述的变压器，其特征在于，所述平面线圈(618，619)是以交错模式配置的。
20.根据权利要求18所述的变压器，其特征在于，所述平面线圈(818，819)是以径向顺次模式配置的。
21.根据权利要求17所述的变压器，其特征在于，所述第一磁芯板(903，1003)包括第一平面线圈(918，1018)，并且所述第二磁芯板(908，1008)包括第二平面线圈(919，1019)。
22.一种用于制造根据权利要求1至21中任一项所述的器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: -设置厚度(Tl)优选为200 μ m以上直至5000 μ m的第一磁芯板(3)； -例如通过铣削、喷砂或水冲，在所述第一磁芯板(3)中以匝(15)图案的形式设置槽深度⑶优选在IOOym?IOOOym的范围内的槽(10)并且设置贯通所述第一磁芯板(3)的通路孔(11)，其中:所述槽(10)的`匝(15)的宽度(W)优选在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范围内、甚至更优选在200μπι?SOOym的范围内，所述槽(10)的匝(15)之间的间距⑶优选在50μπι?IOOOym的范围内，所述槽(10)的匝(15)的宽度(W)相对于所述槽(10)的深度(H)之比为1: 1.2?1:20、并且更优选为1:2?1:5，以及所述第一磁芯板(3)的厚度(Tl)优选在比所述槽(10)的深度(H)厚100 μ m以上直至4000 μ m的范围内； -设置绝缘层(5)，其中所述绝缘层(5)至少覆盖所述槽(10)的底部和所述槽(10)的侧壁的实质部分以及各通路孔(11)的侧壁，以及优选地，使用例如聚对苯二亚甲基聚合物(例如，Parylene?)的化学气相沉积使所述绝缘层(5)共形地沉积在所有表面上，并且所述绝缘层(5)的优选厚度⑴在I μ m?50 μ m的范围内； -在所述槽中设置种子层(12)，所述种子层(12)优选为T1-Cu、TiW-Cu，但还能够是其它类型的金属，其中所述种子层(12)的总厚度优选在IOOnm?700nm的范围内； -通过电镀来设置优选为Cu的线圈导电材料(4)，在同一阶段填充所述槽(10)和所述通路孔(11)，其中所述线圈⑵的匝的所述线圈导电材料⑷的高度(h)优选在ΙΟΟμπι以上直至1100 μ m的范围内、更优选在150 μ m以上直至1100 μ m的范围内、并且甚至更优选在200 μ m以上直至1100 μ m的范围内； -设置厚度(T2)优选在50 μ m?4000 μ m的范围内的第二磁芯板(8)； -在所述第二磁芯板中设置凹部(9);以及 -使用例如胶粘、机械夹紧或焊接，将所述第二磁芯板(8)安装在所述第一磁芯板(3)上。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述线圈导电材料(4)还设置在所述第一磁芯板⑶的与所述第一磁芯板⑶的存在所述槽(10)的侧(ml)相对的侧(m2)。
24.根据权 利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述种子层(12)是经由掩模板沉积得到的。
【文档编号】H01F27/29GK103430256SQ201280011780
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年1月4日 优先权日:2011年1月4日
【发明者】R·瑟斯罗德 申请人:Aac微技术有限公司