平面式磁性元件及其制造方法
【专利摘要】一种平面式磁性元件，包括基板、第一导电层及磁性结构。基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面。第一导电层设置于该基板的第一表面。磁性结构贯穿第一导电层并镶嵌于基板中。磁性结构包括铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层。铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧。第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的第一侧。上述的第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的一侧，以避免铁磁性材料层在压合过程中产生破裂，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率率。本发明还提供一种平面式磁性元件的制作方法。
【专利说明】平面式磁性元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面式磁性元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]传统的应用于通信连接器中的具有嵌入式磁性元件的变压器，其所使用的磁性元件例如是铁粉芯。而铁粉芯一般以四氧化三铁等磁性材料为主。有鉴于铁粉芯易碎的特质，因此有人提出将具有弹性的填充物环绕于嵌入式磁性元件周围，例如美国案US8，203，418B2中所讲的具有弹性的环氧树脂材料等，以缓冲磁性元件所承受的，在元件操作时因热胀冷缩所产生的应力，并降低磁性元件破裂的可能性。
[0003]但是，本案发明人发现，具有弹性的环氧树脂材料并无法避免铁粉芯于压合过程中所产生的破裂现象。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种平面式磁性元件，其能提升对铁粉芯的保护能力，以提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率率。
[0005]本发明的另一目的在于，提供一种平面式磁性元件的制作方法，其能提升对铁粉芯的保护能力，以提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率率。
[0006]本发明提供一种平面式磁性兀件，包括基板、第一导电层及磁性结构基板。基板具有第一表面及与第一表面相对的第二表面。第一导电层设置于基板的第一表面。磁性结构贯穿第一导电层并镶嵌于基板中。磁性结构包括铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层。铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧。第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的第一侧。
[0007]在本发明的一个具体实施方案中，磁性结构还包含第二硬质保护层，设置于铁磁性材料层的第二侧。
[0008]在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层与第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂。
[0009]在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200。。。
[0010]在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于基板的热膨胀系数。
[0011 ] 在本发明的一个具体实施方案中，还包括设置于基板的第二表面的第二导电层及设置于第一导电层的远离第一表面的一侧的第三导电层，且第三导电层设置于磁性结构的远离第二表面的一侧。
[0012]在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层设置于铁磁性材料层与第三导电层之间。
[0013]在本发明的一个具体实施方案中，还包括若干通孔与至少一导线，各通孔贯穿第三导电层、磁性结构、基板与第二导电层，至少一导线穿越各通孔并缠绕于磁性结构周围。
[0014]在本发明的一个具体实施方案中，基板为印刷电路板。
[0015]本发明还提供一种平面式磁性元件的制作方法，其包括以下步骤:提供基板，基板具有第一表面、与第一表面相对的第二表面及在第一表面上形成的第一导电层。在基板中形成凹槽，凹槽贯穿第一导电层。在凹槽中形成磁性结构，磁性结构包括至少一第一硬质保护层及铁磁性材料层。铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧。第一硬质保护层设置于铁磁性材料层的第一侧。
[0016]在本发明的一个具体实施方案中，磁性结构还包括第二硬质保护层，第二硬质保护层设置于铁磁性材料层的第二侧。
[0017]在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层与第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂。
[0018]在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200。。。
[0019]在本发明的一个具体实施方案中，具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于基板的热膨胀系数。
[0020]在本发明的一个具体实施方案中，基板还具有在基板的第二表面上形成的第二导电层。
[0021]在本发明的一个具体实施方案中，还包括在第一导电层的远离第一表面的一侧形成第三导电层，且第三导电层设置于磁性结构的远离基板的第二表面的一侧。
[0022]在本发明的一个具体实施方案中，第一硬质保护层设置于铁磁性材料层与第三导电层之间。
[0023]在本发明的一个具体实施方案中，还包括形成若干通孔及至少一导线，各通孔贯穿第三导电层、磁性结构、基板与该第二导电层，至少一导线穿越通孔并缠绕于磁性结构周围。
[0024]在本发明的一个具体实施方案中，基板为印刷电路板。
[0025]本发明有益效果是，本发明的平面式磁性元件及其制作方法通过在铁磁性材料层的上设置第一硬质保护层，以保护铁磁性材料层，使其避免在压合过程中产生破裂的现象，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率率。
[0026]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1A至图1E为本发明的平面式磁性组件的形成方法的较佳实施方式的流程示意图。
[0028]图1F与图1G为本发明的铁磁性材料层的形状示意图。
[0029]具体本实施例
[0030]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体本实施例、结构、特征及其功效，详细说明如后。[0031]图1A至图1E为本发明的实施例的平面式磁性元件的制作方法流程示意图。首先请参考图1A与图1B，本发明的平面式磁性元件的制作方法包括以下步骤:提供基板110，基板110具有第一表面S1、与第一表面SI相对的第二表面S2、在第一表面SI上形成的第一导电层111及在第二表面S2上形成的第二导电层112(绘示于图1A);接着在基板110中形成凹槽H1，其中凹槽Hl贯穿第一导电层111(绘示于图1B)。此外上述基板例如为印刷电路板(Printed Circuit Board, PCB)0上述第一导电层111与第二导电层112的材质例如是铜。
[0032]接着，请参考图1C，在凹槽Hl中形成磁性结构120，使磁性结构120镶嵌于基板110中。磁性结构120包括铁磁性材料层122、第一硬质保护层124及第二硬质保护层126。铁磁性材料层122具有第一侧及与第一侧相对的第二侧(例如上下两侧)。第一硬质材料层124设置于铁磁性材料层122的第一侧,第二硬质材料层126设置于铁磁性材料层122的第二侧。上述铁磁性材料层122例如是铁粉芯。具体的讲，上述第一硬质保护层124与第二硬质保护层126设置于铁磁性材料层122的相对的两侧，用以保护铁磁性材料层122，使其避免于压合过程中产生破裂的现象。因此第一硬质保护层124与第二硬质保护层126的材质例如为完全硬化后且具有环氧基的反应性树脂，其中具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度(Glass transition temperature,简称Tg)例如大于200°C,且具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数(Coefficient of ThermalExpansion,简称CTE)例如大于或等于基板110的热膨胀系数。因此上述形成磁性结构120的方法，例如先于凹槽Hl底部先填充一层具有环氧基的反应性树脂，以形成上述第二硬质保护层126，再配置铁磁性材料122于第二硬质保护层126上方，接着再于铁磁性材料122上方填充另一层具有环氧基的反应性树脂，以形成上述第一硬质保护层124，而完成磁性结构120的制作。
[0033]在完成磁性结构120之后，请参考图1D，在第一导电层111的远离第一表面SI的一侧形成第三导电层130,且第三导电层130设置于磁性结构120的远离第二表面S2的一侦U。其中第一硬质保护层124例如设置于铁磁性材料层122与第三导电层130之间，因此第三导电层130例如部分接触第一硬质保护层124。上述第三导电层130例如是铜。值得一提的是，本发明的平面式磁性元件保留部分第一导电层111在基板110上，并使得材质同为铜的第三导电层130部份与第一导电层111直接接触，这样可提升基板110与后续成长于其上的其它导电层(例如第三导电层)之间的接着力，并可免去在第三导电层130与第一导电层111之间额外再形成黏着层。
[0034]接下来，请参考图1E，形成若干个通孔与至少一导线(图未示)，在图1E中以通孔V1、V2为解说范例，但本发明的通孔与导线的数目不以此为限。每一通孔V1、V2贯穿第三导电层130、磁性结构120、基板110与第二导电层112，使导线能穿越通孔V1、V2并缠绕若干圈在磁性结构120周围，以完成本发明的平面式磁性元件100的绕线结构。此外，请参考图1F与图1G，上述铁磁性材料层122例如是实心圆柱体1220或环轮体1221等，且凹槽的形状也会随着铁磁性材料层的形状而做调整，但本发明的铁磁性材料层的形状不以此为限。值得一提的是，如果铁磁性材料层122为实心圆柱体，则通孔V1、V2的侧壁例如还包含有绝缘层(图未示出)，并凭借绝缘层使磁性结构120与穿越通孔V1、V2的导线能相互隔绝。
[0035]此外，本发明的平面式磁性元件100除了可用于制作通信连接器中的宽带平面变压器，也可应用于机上盒、RF路由器、RF移动装置、因特网及消费性电子产品等非以太网络应用的元件制作上。
[0036]综上所述，本发明的平面式磁性元件通过在铁磁性材料层122的两相对侧分别设置第一硬质保护层124及第二硬质保护层126，以保护铁磁性材料层122，使其避免在压合过程中产生破裂的现象，从而提升对铁粉芯的保护能力，进而提高利用平面式磁性元件所制作的变压器的良率。此外，本发明通过将磁性结构120镶嵌于表面具有第一导电层111的基板110，因而使后续成长于基板110上的其它导电层与基板110之间可不需额外的黏着层，即可使后续成长的其它导电层与基板112之间具有良好的接着力。
[0037]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种平面式磁性元件包括: 基板，该基板具有第一表面及与该第一表面相对的第二表面； 第一导电层，设置于该基板的第一表面；以及 磁性结构，贯穿该第一导电层并镶嵌于该基板中，该磁性结构包括:铁磁性材料层及至少一第一硬质保护层，该铁磁性材料层具有第一侧及与第一侧相对的第二侧，该至少一第一硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第一侧。
2.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，该磁性结构还包含第二硬质保护层，设置于该铁磁性材料层的第二侧。
3.如权利要求2所述的平面式磁性元件，其特征在于，该第一硬质保护层与该第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂。
4.如权利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200°C。
5.如权利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于该基板的热膨胀系数。
6.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，还包括设置于该基板的第二表面的第二导电层及设置于该第一导电层的远离该第一表面的一侧的第三导电层，且该第三导电层设置于该磁性结构的远离该第二表面的一侧。
7.如权利要求6所述的平面式磁性元件，其特征在于，该第一硬质保护层设置于该铁磁性材料层与该第三导电层之间。
8.如权利要求6所述 的平面式磁性元件，其特征在于，还包括若干通孔与至少一导线，各该通孔贯穿该第三导电层、该磁性结构、该基板与该第二导电层，该至少一导线穿越各该通孔并缠绕于该磁性结构周围。
9.如权利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，该基板为印刷电路板。
10.一种平面式磁性元件的制作方法，包括: 提供基板，该基板具有第一表面、与第一表面相对的第二表面及形成于第一表面的第一导电层; 在该基板中形成凹槽，该凹槽贯穿该第一导电层；以及 在该凹槽中形成磁性结构，该磁性结构包括至少一第一硬质保护层与铁磁性材料层，该铁磁性材料层具有第一侧及与该第一侧相对的第二侧，该第一硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第一侧。
11.如权利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该磁性结构还包括第二硬质保护层，该第二硬质保护层设置于该铁磁性材料层的第二侧。
12.如权利要求11所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该第一硬质保护层与该第二硬质保护层的材质为具有环氧基的反应性树脂。
13.如权利要求12所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的玻璃转换温度大于200°C。
14.如权利要求12所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该具有环氧基的反应性树脂的热膨胀系数大于或等于该基板的热膨胀系数。
15.如权利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该基板还具有在该基板的第二表面上形成的第二导电层。
16.如权利要求15所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，还包括在该第一导电层的远离该第一表面的一侧形成第三导电层，且该第三导电层设置于该磁性结构的远离该基板的第二表面的一侧。
17.如权利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该第一硬质保护层设置于该铁磁性材料层与该第三导电层之间。
18.如权利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，还包括形成若干通孔与至少一导线，各该通孔贯穿该第三导电层、该磁性结构、该基板与该第二导电层，该至少一导线穿越该通孔并缠绕于该磁性结构周围。
19.如权利要 求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，该基板为印刷电路板。
【文档编号】H01F27/26GK103854838SQ201210511013
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2012年12月3日
【发明者】温耀隆 申请人:上海卓凯电子科技有限公司