专利名称：磁性元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种》兹性元件及其制造方法。
背景技术：
磁性元件已广泛地应用于电子产品所需要的电感器或噪声滤波器等等s 传统的磁性元件是以铜漆包线于磁芯上绕线的方式所制成，但其体积因受限 于制造机台的能力、铜线的线径及磁芯的大小，而有小型化的极限。相较于 传统绕线的方式，利用微制造的方式可制造出体积更小的电感器或滤波器， 如市面上已有以微制造的方式所制作的共模噪声滤波器。
一般的工艺以适用于高频操作的铁氧体(ferrite)为基材，在其上施以 微制造的方式制作线圈而形成可作为电感器的磁性元件。如图l所示，乃是 以两个铁氧体基板ll、 12夹置线圈13及两个结合材料14、 15，进而形成磁 性元件1。然而，由于该磁性元件1需达到表面平坦化，故这些结合材料14、 15将是不可或缺且需达一定厚度以上，使得整体的元件厚度较厚。此外，由 于该线圏13的周围被这些结合材料14、 15所包覆，因而会降低该磁性元件 1的电感值。
如图2所示，乃是以网版印刷的方式在基板21上依序形成铁氧体22、 线圈23、另一铁氧体24及两个外部电极25,然后再行烧结(sintering)而 形成磁性元件2。虽然该磁性元件2的该线圈23直接由这些铁氧体22、 24 所包覆，故其可具有较薄的厚度及较高的电感值；然而，由于烧结的温度高 达1000~ 120(TC，故在选择该线圈23的材料上会受到限制，例如铝就无法 当作该线圈23的材料。
如图3所示，乃是以电镀方式在基板31上依序形成铁氧体32、种子层 35、线圈33、另一铁氧体34及保护层36，而形成^f兹性元件3。虽然该石兹性 元件3的该线圈33直接由这些铁氧体32、 34所包覆，故其可具有较薄的厚 度及较高的电感值；然而，由电镀所制成的这些铁氧体32、 34，其磁性质无 法与以烧结所制成的铁氧体相比，故该磁性元件3的电感值或品质因子(Q)
皆较差。
因此，发明人亟思一种能够解决上述问题，使得线圈的材料不受限制， 且能具有薄厚度及高电感值的磁性元件及其制造方法。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种具有薄厚度及高电感值，且 线圈材料不受限制的磁性元件及其制造方法。
缘是，为达上述目的，依据本发明的一种磁性元件的制造方法包括形成 磁性基板，其中该磁性基板具有至少一个凹槽；以及形成至少一个线圏于该 凹槽中。
为达上述目的，依据本发明的一种磁性元件包括磁性基板以及至少一个 线圏。该^磁性基板具有至少一个凹槽，而该线圈设置于该凹槽中。
承上所述，本发明的磁性元件及其制造方法先形成该磁性基板，且该磁 性基板具有该凹槽以容置该线圈。与已知技术相较，本发明的该线圈直接由 该磁性基板所包覆，因而具有较薄的厚度及高电感值。此外，由于本发明先 形成该磁性基板，再形成该线圈，若选择烧结或固化而制成该磁性基板，可 具有相当良好的磁性质，且该线圈的材料亦可不受工艺温度所限制。
图1为第一种已知磁性元件的示意图； 图2为第二种已知^f兹性元件的示意图； 图3为第三种已知^f兹性元件的示意图4A至图4F为本发明各种优选实施例的磁性元件的示意图； 图5A至图5D为依据本发明优选实施例其中二种的磁性元件的制造流 程图6A至图6C为依据本发明优选实施例的磁性元件的凹槽的第一种制 造流程图7A至图7C为依据本发明优选实施例的磁性元件的凹槽的第二种制 造流程图；以及
图8A至图8C为依据本发明优选实施例的磁性元件的凹槽的第三种制 造流程图。
附图标记说明
1:石兹性元件
11、 12:铁氧体基板
13:线圏
14、 15、 44:结合材料
2、 3、 4、 4a、 4b、 4c、 4d、 4e:》兹性元件
21、 31:基板
22、 24、 32、 34:铁氧体
23、 33、 42、 42A、 42B:线圈 25:外部电极
35:种子层 36:保护层
41、 41A、 41B、 45:磁性基板
43、 43A、 43B:凹槽
46:金属层
47、 47A:磁性基材
5:模具
PR:光致抗蚀剂层
具体实施例方式
以下将参照相关图式，说明依据本发明优选实施例的一种》兹性元件及其 制造方法。
如图4A所示，本发明优选实施例的磁性元件4包括磁性基板41及至少 一线圈42。该磁性基板41由烧结或固化方式成型，且在一侧具有至少一个 凹槽43，而该凹槽43用以容置该线圈42。该/磁性基^反41以烧结方式成型 时，其材料选用铁氧体(ferrite)混合高分子材料，而当该磁性基板41以固 化方式成型时，其材料选用金属基软磁粉末混合高分子材料；其中铁氧体例 如镍锌铁氧体(NiZnferrite)、锰锌铁氧体(MnZn ferrite )。另外，该线圏42 的材料为金属或合金，例如为铜、铝等。
在本实施例中，该磁性元件4可具有多种变化，以下以图4B至图4F
为例说明，当然，其亦可有其他更多的变化。
如图4B所示，磁性元件4a的该磁性基板41A为圆柱状的磁芯，而该 凹槽43A位于该》兹芯的外表面，该线圈42A容置于该凹槽43A内。
如图4C所示，该/磁性元件4b的这些凹槽43、 43B ^f立于该^兹性基板41B 的相对两侧，这些线圈42、 42B分别设置于这些凹槽43、 43B内，进而形 成两侧皆有这些线圈42、 42B的该/磁性元件4b。
如图4D所示，该磁性元件4c还包括结合材料44，其形成于该磁性基 板41和该线圈42上，使得该线圈42位于该结合材料44及该磁性基板41 之间。该爿磁性元件4c还包括另一^f兹性基板45,其与该结合材料44连结，且 其中该结合材料44的材料可为氧化物、氮化物、旋涂式玻璃、高分子材料、 环氧树脂或其它具有粘合效果或绝缘效果的材料，而使该磁性基板45通过 该结合材料44粘合于该磁性基板41 ，并且避免因为该磁性基板45的材料导 致该线图42短路的风险。另外，通过增设该^兹性基板45，可增加该一磁性元 件4c的电感值并且降低电感损耗。
如图4E所示，该/磁性元件4d通过两个;兹性元件4相，于连结而形成。其 中，两个》兹性元件4之间可通过结合材料44粘合并隔开。
如图4F所示，该磁性元件4e由该磁性元件4b于上、下侧各粘合另一 磁性基板45而成型，其中可通过该结合材料44来粘结这些磁性基板45。
上述具有单侧线圈的这些;兹性元件4、 4a、 4c可应用于电感、或仅需要 单侧线圈的电子元件；而具有双侧线圈的这些磁性元件4b、 4d、 4e则可应 用于滤波器、变压器、双层电感结构、或需要双侧线围的电子元件。
请参照图5A至图5D，以下以这些磁性元件4、 4c说明本发明优选实施 例的》兹性元件的制造方法。
首先，如图5A所示，烧结或固化磁性基材以形成磁性基板41，且该磁 性基板41具有至少一个凹槽43;然后如图5B所示，形成金属层46于凹槽 43;再如图5C所示，移除部分的该金属层46以形成该线圈42。如此就可 制成该磁性元件4。其中该金属层46可以电镀、化学镀或沉积方式形成或以 印刷铜膏、银膏之后固化而形成，而部分的该金属层46可通过半导体工艺、 微机电工艺或研磨移除。
另外，如图5D所示，制造方法还包括形成结合材料44于线圈42的一 侧，以使该线圈42位于结合材料44及该磁性基板41之间。然后再设置另
一磁性基板45与该结合材料44连接，如此就可制成该^兹性元件4c。其中该 结合材料44可通过沉积或涂布形成，而该磁性基板45可通过粘合或卡合而 与该结合材料44连接。
此外，这些-兹性元件4a、 4b、 4d、 4e亦可沿用上述的制造方法而成型。 其中需注意的是，由于该磁性元件4a的该磁性基板41A为一磁芯，故在形 成该金属层时，可同时旋转该磁性基板41A，以均匀形成该金属层；而该^兹 性元件4b的凹槽位于两侧，故需形成两层金属层；该磁性元件4d可在制成 两个该磁性元件4后，透过该结合材料44黏合而形成；而该;磁性元件4e可 结合该;兹性元件4b及该/磁性元件4c的工艺而制成。
上述各实施例中，该磁性基板41的凹槽43可以多种方式形成。以下， 请参照图6A至图6C说明第一种形成方式。
如图6A所示，首先将磁性粉末置于模具5中，该模具5具有对应该凹 槽43的结构；接着，通过该模具5而将磁性粉末加压以形成磁性基材47。 其中，该模具5上对应该凹槽43的结构可通过一般的机械加工、蚀刻、放 电加工或UVLIGA的微电铸方式制成。磁性粉末的材料可为铁氧体混合高 分子材料或金属基软磁粉末混合高分子材料。然后，如图6B所示，移除该 模具5;最后，如图6C所示，加温烧结(铁氧体粉末)或固化(金属基软 磁粉末)该磁性基材47而形成具有该凹槽43的该磁性基板41。需注意者， 此方式形成该凹槽43在进行烧结或固化之前。
以下请参照图7A至图7C，以说明第二种形成该凹槽43的方式。
如图7A所示，首先提供未烧结或未固化的磁性基材47A。然后如图7B 所示，形成该凹槽43于该磁性基材47。在本实施例中，该凹槽43可通过车 削加工、微机电工艺、半导体工艺、压印或研磨方式形成。其中该微机电工 艺或该半导体工艺可包含涂布一光致抗蚀剂层于该磁性基材47A上，而后将 具有该凹槽43图案的光掩模设置于该光致抗蚀剂层上，接着透过光掩^f莫对 光致抗蚀剂层进行曝光及显影，之后对该磁性基材47A进行蚀刻，最后对光 致抗蚀剂层进行去光致抗蚀剂以得到该凹槽43。如图7C所示，将该磁性基 材47A进行烧结或固化以形成具有该凹槽43的该i兹性基板41。此方式形成 该凹槽43亦在进行烧结或固化之前。
以下请参照图8A至图8C，以说明第三种形成该凹槽43的方式。
如图8A所示，首先烧结或固化磁性基材以形成磁性基板41。然后如图
8B所示，形成该凹槽43于该磁性基板41。该凹槽43可通过洗削加工、放 电加工、激光加工、半导体工艺或微机电工艺形成于该;兹性基板41上。其 中该微机电工艺或该半导体工艺可包含涂布光致抗蚀剂层PR于该磁性基板 41上，接着将具有该凹槽43图案的光掩模设置于该光致抗蚀剂层PR上， 之后透过该光掩模对该光致抗蚀剂层PR进行曝光及显影，再来对该磁性基 板41进行蚀刻(如图8B),最后对该光致抗蚀剂层PR进行去光致抗蚀剂以 得到该凹槽43(如图8C)。需注意者，此方式形成该凹槽43在进行烧结或 固化之后。
综上所述，本发明的磁性元件及其制造方法先形成该磁性基板，且该磁 性基板具有该凹槽以容置该线圈。与已知技术相较，本发明的该线圈直接由 该磁性基板所包覆，因而具有较薄的厚度及高电感值。此外，由于本发明先 烧结或固化该磁性基板，再形成该线圈，故所制成的该石兹性基板可具有相当 良好的磁性质，且该线圈的材料亦可不受工艺温度所限制。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范 畴，而对其进行的等同修改或变更，均应包含于所附的权利要求中。
权利要求
1、一种磁性元件的制造方法，包括形成磁性基板，该磁性基板具有至少一个凹槽；以及将至少一线圈设置于该凹槽。
2、 如权利要求1所述的制造方法，其中该磁性基板以烧结或固化磁性 基材以形成，且该凹槽在烧结或固化前，或烧结或固化后始形成于该^磁性基 材。
3、 如权利要求2所述的制造方法，其中在烧结或固化该磁性基材之前， 还包括将磁性粉末置于一模具中，该模具具有对应该凹槽的结构； 对该;兹性粉末加压以形成该,兹性基材；以及 移除该模具。
4、 如权利要求2所述的制造方法，其中在烧结或固化该磁性基材之前， 还包括通过车削加工、微机电工艺、半导体工艺、压印或研磨方式形成该凹 槽于该磁性基材。
5、 如权利要求2所述的制造方法，其中在形成该磁性基板之后，还包括通过洗削加工、放电加工、激光加工、半导体工艺或微机电工艺形成该 凹槽于该磁性基板。
6、 如权利要求4或5所述的制造方法，其中该微机电工艺或该半导体 工艺包含涂布一光致抗蚀剂层于该磁性基板上；将具有该凹槽图案的光掩才莫设置于该光致抗蚀剂层上；透过该光掩4莫对该光致抗蚀剂层进行曝光及显影； 对该》兹性基板进行蚀刻；以及 对该光致抗蚀剂层进行去光致抗蚀剂以得到该凹槽。
7、 如权利要求1所述的制造方法，其中形成该线圈的步骤包括 形成金属层于该凹槽；以及移除部分的该金属层以形成该线圈。
8、 如权利要求7所述的制造方法，其中该金属层以电镀、化学镀、沉 积方式或以印刷铜膏或4艮膏之后固化而形成。
9、 如权利要求7所述的制造方法，其中部分的该金属层通过半导体工 艺、微机电工艺或研發移除。
10、 如权利要求1所述的制造方法，其中在形成该线圈之后，还包括 形成结合材料于该磁性基板和该线圈上。
11、 如权利要求10所述的制造方法，其中该结合材料通过沉积或涂布 形成，且该结合材料的材料为氧化物、氮化物、旋涂式玻璃、高分子材料、 环氧树脂或绝缘材料。
12、 如权利要求10所述的制造方法，还包括形成另一磁性基板以与该 结合材料连接、粘合或卡合。
13、 如权利要求12所述的制造方法，其中该另一磁性基板上具有至少 一个凹槽，且至少一线圈设置于该凹槽。
14、 一种磁性元件，包括 磁性基板，具有至少一个凹槽；以及 至少一线圏，设置于该凹槽。
15、 如权利要求14所述的磁性元件，其中当该磁性基板具有多个凹槽 时，这些凹槽位于该^磁性14反的相对两侧或其中一侧。
16、 如权利要求15所述的;兹性元件，其中该^磁性基板其中一侧设置该 线圈的该磁性元件为电感器，而该磁性基板相对两侧设置这些线圈的该磁性 元件为滤波器、变压器或双层电感器。
17、 如权利要求14所述的磁性元件，其中该磁性基板为磁芯或圆柱状 磁芯，且该凹槽置于该磁芯的外表面。
18、 如权利要求14所述的磁性元件，其中该磁性基板的材料为铁氧体、 镍锌铁氧体、锰锌铁氧体或金属基软磁粉混合高分子材料而成。
19、 如权利要求14所述的磁性元件，其中该线圈的材料为金属、合金、 铜或铝。
20、 如权利要求14所述的磁性元件，还包括 结合材料，设置于该线圈和该磁性基板上。
21、 如权利要求20所述的磁性元件，其中该线圈位于该结合材料及该 磁性基板之间。
22、 如权利要求21所述的磁性元件，还包括另一磁性基板以与该结合 材料连结。
23、 如权利要求22所述的磁性元件，其中该另一磁性基板上具有至少一个凹槽，且至少一线圈设置于该凹槽。
24、 如权利要求14所述的磁性元件，其中还包括设置于该磁性基板的 相对两侧的两个结合材料，且由两个磁性基板再与该两个结合材料连接。
25、 如权利要求20或24所述的磁性元件，其中该结合材料的材料为氧 化物、氮化物、旋涂式玻璃、高分子材料或环氧树脂。
全文摘要
本发明公开了一种磁性元件的制造方法。该方法包括形成磁性基板，其中该磁性基板具有至少一个凹槽；以及形成至少一线圈于该凹槽中。另外，本发明亦披露一种磁性元件，该磁性元件包括磁性基板及至少一线圈。该磁性基板具有至少一个凹槽，而该线圈设置于该凹槽中。
文档编号H01L23/58GK101354947SQ20071013832
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者张恒中, 张育儒, 李政璋, 林明宪, 袁宗廷, 邢泰刚, 陈煌坤 申请人:台达电子工业股份有限公司