线圈组件及制造线圈组件的方法与流程

技术领域

本公开涉及一种线圈组件及制造线圈组件的方法。

背景技术：

随着诸如数字TV、移动电话、膝上型电脑等的电子装置的小型化和薄型化，应用到该电子装置的线圈组件已需要被小型化和薄型化。为了满足该需求，已积极地进行对于各种卷绕型线圈组件或薄膜型线圈组件的研究和开发。

线圈组件的小型化和薄型化的主要问题在于：尽管线圈组件被小型化和薄型化，但是还要实现与现有线圈组件的特性相同的特性。为了满足该需求，有必要增大磁性材料的体积并最小化绝缘材料的体积，以确保低的直流电阻(Rdc)。

技术实现要素：

本公开的方面可提供一种线圈组件及制造线圈组件的方法，所述线圈组件在主体中具有体积减小的绝缘材料以确保低的直流电阻(Rdc)特性且具有增大了与绝缘材料减小的体积等同的量的磁性材料的体积，从而改善电感(Ls)特性。

根据本公开的一方面，一种线圈组件可包括：主体，具有设置在所述主体中的线圈部。线圈部可包括：绝缘层；第一线圈图案，设置在所述绝缘层的一个表面上；以及第二线圈图案，包括设置在所述绝缘层的另一表面上的外部图案。所述第二线圈图案还可包括埋设在所述绝缘层中的埋设图案，且所述外部图案可设置在所述埋设图案上。

根据本公开的另一方面，一种制造线圈组件的方法可包括：形成包括第一线圈图案和第二线圈图案的线圈部；以及形成容纳所述线圈部的主体，其中，所述形成线圈部的步骤包括：在支撑构件的至少一个表面上形成埋设图案；形成绝缘层以覆盖所述埋设图案；移除所述支撑构件，以使所述埋设图案暴露在所述绝缘层的下表面上；以及通过在所述绝缘层的上表面上执行镀覆工艺来形成所述第一线圈图案，且通过在所述绝缘层的所述下表面上执行镀覆工艺来形成外部图案，并且所述第二线圈图案包括所述埋设图案和形成在所述埋设图案上的所述外部图案。

根据本公开的另一方面，一种线圈组件可包括：绝缘层；第一线圈图案，设置在所述绝缘层的一个表面上；以及第二线圈图案，包括埋设在所述绝缘层中的埋设图案和设置在所述绝缘层的与所述一个表面背对的另一表面上的外部图案，其中，所述第一线圈图案和所述第二线圈图案具有相对于所述第一线圈图案和所述第二线圈图案的中央部分非对称的结构。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：

图1是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的示意性透视图；

图2是示意性示出沿着图1的I-I'线截取的表面的示图且是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的示意性剖视图；

图3和图4是图2的A部分的放大图；

图5是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的线圈组件的剖视图；以及

图6A至图6D是示出根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法的示意性工艺剖视图。

具体实施方式

在下文中，此刻将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

在下文中，将参照附图详细地描述根据本公开的示例性实施例的线圈组件。尽管为了便于说明而将参照电感器的结构以示例的方式描述线圈组件，但是本公开的线圈组件也可应用到其它各种线圈组件。

图1是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的示意性透视图，图2是示意性示出沿着图1的I-I'线截取的表面的示图且是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的示意性剖视图，以及图3是图2的A部分的示意性放大图。

如图1至图3所示，根据本公开的示例性实施例的线圈组件100可包括其中设置有线圈部的主体50，其中，线圈部包括绝缘层20、形成在绝缘层20的一个表面上的第一线圈图案41以及形成在绝缘层20的另一表面上的第二线圈图案42，第二线圈图案42包括埋设在绝缘层20中的埋设图案44以及形成在埋设图案44上的外部图案46。

主体50可形成线圈组件的外形。图1中所示的L、W和T方向分别表示长度方向、宽度方向和厚度方向。主体50可以是包括在第一线圈图案41和第二线圈图案42的堆叠方向(厚度方向)上彼此面对的第一表面和第二表面、在长度方向上彼此面对的第三表面和第四表面以及在宽度方向上彼此面对的第五表面和第六表面的六面体形状，但是不限于此。第一表面至第六表面彼此汇合的角部可通过研磨等而成为圆的。

主体50包含呈现磁特性的磁性材料。

磁性材料可以是例如包含铁氧体或磁性金属颗粒的树脂。

主体50可以是铁氧体或磁性金属颗粒分散在树脂中的形式。

铁氧体可包括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、Li基铁氧体等。

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基非晶金属，但是不限于此。磁性金属颗粒的直径可在0.1μm至30μm的范围。

树脂可以是诸如环氧树脂和聚酰亚胺树脂的热固性树脂。

线圈组件100可通过由线圈组件100的线圈显示的特性而起到在电子装置中执行各种功能的作用。例如，线圈组件100可以是功率电感器。在这种情况下，线圈组件100可用于以磁场形式存储电力，以维持输出电压，由此使电源稳定。

已经将这样的方法应用于现有的线圈部：在支撑构件的两个表面上形成线圈图案，线圈图案之间夹着支撑构件，随后通过激光加工在支撑构件上形成过孔以电连接在两个表面上的线圈图案。然而，在上述方法的情况下，电感会由于为非磁性体的支撑构件的厚度而降低，在通过调节线圈的厚度或宽度来实现双侧线圈图案的结构方面存在限制。因此，由于线圈组件的小型化而导致在实现低的直流电阻(Rdc)和电感方面存在限制。

在根据本公开的示例性实施例的线圈组件中，线圈部可设置有多个线圈图案，而不具有为绝缘材料的支撑构件。本公开涉及如下线圈组件以及用于制造线圈组件的方法：线圈组件能够比之前更多地减小上线圈图案和下线圈图案之间的绝缘材料的厚度以确保低的直流电阻(Rdc)特性，且通过体积减小的绝缘材料而增大磁性材料的体积，从而改善电感(Ls)特性。

线圈部可包括绝缘层20、形成在绝缘层20的一侧上的第一线圈图案41和形成在绝缘层20的另一侧上的第二线圈图案42。第二线圈图案42可包括埋设在绝缘层20中的埋设图案44和形成在埋设图案44上的外部图案46。

第一线圈图案41可不包括在绝缘层20内部的埋设图案，且可具有相对于第一线圈图案41和第二线圈图案42的中央部分与第二线圈图案42非对称的结构。第一线圈图案41的厚度可与包括埋设图案的第二线圈图案42的厚度不同。

第一线圈图案41和第二线圈图案42可通过光刻工艺和镀覆工艺形成。

绝缘层20可用于使第一线圈图案41与第二线圈图案42绝缘。

绝缘层20可通过在具有埋设图案的支撑构件上层叠包括绝缘材料的前驱膜、随后使前驱膜固化来形成。之后，第一线圈图案和外部图案可形成在从支撑构件移除的绝缘层的上表面和下表面上。

绝缘层20可以是包含绝缘材料的积层膜(build-up film)。作为绝缘材料，例如可使用诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂或诸如嵌有诸如无机填料的增强材料以形成ABF(Ajinomoto Build-up Film)等的热固性或热塑性树脂的树脂。可选地，绝缘层20可以是包括已知的感光介电(PID)树脂的绝缘膜。

为了覆盖埋设图案44且使埋设图案44与第一线圈图案41绝缘，绝缘层20的厚度可大于埋设图案44的厚度。

从绝缘层的设置有第一线圈图案41的一个表面到埋设图案44的厚度可以在5μm至30μm的范围。

为了覆盖埋设图案44且使埋设图案44与第一线圈图案41绝缘，绝缘层的整体厚度可在15μm至130μm的范围，但是不限于此。

通过减小从绝缘层的设置有第一线圈图案41的一个表面到埋设图案44的厚度，在上线圈图案和下线圈图案之间的绝缘层20的厚度可被减小，因此可提高线圈组件的电感。

贯穿绝缘层20的过孔45的形状和材料不具体地限制，只要过孔45可在第一线圈图案41和埋设图案44之间电连接即可。

过孔45可通过如下方法形成：通过镀覆利用导电材料填充通过使用光刻工艺、机械钻孔和激光钻孔中的至少一种所形成的通孔。

过孔45可具有现有技术中已知的任何形状，诸如锥形和圆柱形。

作为过孔45的材料，可使用诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)或它们的合金的导电材料。通常，绝缘层20的厚度可小于支撑构件的厚度。

第二线圈图案42可包括设置在绝缘层20内部且形成为暴露于绝缘层20的另一表面的埋设图案44以及形成在暴露于绝缘层20的另一表面的埋设图案44上的外部图案46。

埋设图案44可形成在绝缘层20中，且可与形成在绝缘层20的另一表面上的外部图案46接触。埋设图案44和外部图案46可彼此接触，使得利用肉眼不能识别埋设图案和外部图案之间的边界。

外部图案46可以是从埋设图案延伸的线圈图案。因此，埋设图案44和外部图案46可具有相同的图案形状。

第二线圈图案42可包括在形成埋设图案44之后与第一线圈图案41一起形成的外部图案46。外部图案46可形成在绝缘层20的埋设图案44自其暴露的另一表面上。

第二线圈图案42的厚度T2大于第一线圈图案41的厚度T1。

由于第二线圈图案42的厚度T2大于第一线圈图案41的厚度T1，因此线圈部可由于厚度差而具有非对称结构。该结构可以是第二线圈图案42包括埋设在绝缘层20中的埋设图案44的结构。通过这样设置，与现有线圈结构相比，可通过埋设图案改善电特性，可容易地实现紧凑度和小型化，且可提高电感器的设计自由度。

从第一线圈图案的最上部到主体50的第一线圈图案所面对的一个表面的距离可等于从第二线圈图案的最下部到主体50的第二线圈图案所面对的另一表面的距离。也就是说，第二线圈图案42可具有由于设置在绝缘层20中的埋设图案44而增大的厚度，且绝缘层20可位于主体50的厚度方向上的中央部分。

第二线圈图案42的厚度T2可以是埋设图案44的厚度T2a和外部图案46的厚度T2b的和。

外部图案46的厚度T2b可等于第一线圈图案41的厚度T1。

埋设图案44的厚度T2a可在10μm至100μm的范围，且第一线圈图案41的厚度T1和外部图案46的厚度T2b可在100μm至230μm的范围。

参照图3，埋设图案的宽度W2可小于外部图案的宽度W1。

在埋设图案44形成之后，可形成外部图案46。此时，可防止线圈图案由于诸如基板的变形、移位、标记识别、设备公差的偏移而导致的错位，且不会发生由于线圈图案与相邻的线圈图案的接触而导致的短路。

如果埋设图案的宽度W2大，则可能会发生由于外部图案的偏移而导致的短路(short)。在这种情况下，可通过减小外部图案的宽度来防止由于偏移导致的短路，但是整个线圈图案的面积会减小，使得电感特性会减小。

在形成外部图案时可使外部图案的宽度扩大，但是外部图案之间的间隔会不足以引起短路。

第一线圈图案的宽度可等于外部图案的宽度。

第一线圈图案41和外部图案46可覆盖有绝缘膜30。

绝缘膜30可用于保护第一线圈图案和外部图案46。

绝缘膜30可由包含绝缘材料的任何材料形成。例如，作为绝缘膜30的材料，可使用用于一般绝缘涂层的绝缘材料，例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、液晶聚合物树脂等，或者可使用已知的感光介电(PID)树脂等，但是绝缘膜30的材料不限于此。

根据制造方法，绝缘膜30可与绝缘层一体化，但是不限于此。

外部电极81和82可分别电连接到暴露在主体的至少一个端面上的第一线圈图案和第二线圈图案的引线端子。

如果线圈组件100被安装在电子装置中，外部电极81和82可用于将线圈组件100内的线圈部电连接到电子装置。

外部电极81和82可使用包含导电金属的导电膏形成，且导电金属可包括铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、银(Ag)和它们的合金中的至少一种。

外部电极可包括形成在导电膏层上的镀层。

镀层可包含从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的任意一种或更多种。例如，镍(Ni)层和锡(Sn)层可顺序地形成。

图4示出了根据变型实施例的图2的A部分的另一示意性放大图。

参照图4，埋设图案144的宽度W2可等于外部图案146的宽度W1。此时，外部图案146的第一镀层140a的宽度可具有小于埋设图案144的宽度，在形成外部图案146的第二镀层140b之后，外部图案146和埋设图案144可具有相同的宽度。

图5是示意性示出根据本公开的另一示例性实施例的线圈组件的剖视图。

参照图5，根据本公开的另一示例性实施例的线圈组件200可包括第一线圈图案141以及在第一线圈图案141和埋设图案144之间形成在绝缘层120内部的第三线圈图案143。

第三线圈图案143可分别通过形成在绝缘层120内部的过孔145a和145b电连接到第一线圈图案141和埋设图案144。也就是说，第三线圈图案143可设置在第一线圈图案141和第二线圈图案142之间且设置在绝缘层120内部。

第三线圈图案143可包括第一镀层143a和形成为覆盖第一镀层的第二镀层143b。这里，可通过第二镀层143b增大第三线圈图案143的宽度。

第三线圈图案143可具有单匝，且第一线圈图案141和第二线圈图案142可具有多匝。这里，术语“具有单匝”可指具有等于或小于1匝的匝数，术语“具有多匝”可指具有大于1的匝数。可根据高宽比调节线圈图案的匝数，且可减小线圈组件的截面面积，同时等同地增加匝数，因此其可以用于实现线圈组件的高电感。

如果第三线圈图案143的线圈图案的高宽比小于1，则线圈图案的高度和宽度可通过线圈图案形成工艺的技术在允许的范围内自由地调节，因此线圈图案的一致性可以是优异的，且线圈图案可在宽度方向上宽，以具有增加的截面面积，由此实现低的直流电阻(Rdc)特性。

第一线圈图案141和第二线圈图案142的最终线圈图案可具有大于1的高宽比(AR，为厚度与宽度的比)。

为了在增大线圈图案的厚度的同时确保线圈组件的特性，第一线圈图案141和第二线圈图案142可在线圈图案镀覆之后经历各向异性镀覆，以增大线圈厚度。结果，第一线圈图案141和第二线圈图案142的最终线圈图案的厚度可大于最终线圈图案的宽度。

因此，如果第一线圈图案141和第二线圈图案142的线圈图案的高宽比大于1，则第一线圈图案141和第二线圈图案142的线圈图案可在同一平面上具有比第三线圈图案143的线圈图案的匝数多的匝数。也就是说，线圈部的截面面积可减小，但是匝数可尽可能增加，因此其对于实现高电感特别地有用。

由于第三线圈图案143具有低于1的高宽比，因此厚度可形成为薄的，且由于第一线圈图案141和第二线圈图案142具有大于1的高宽比，因此第一线圈图案141和第二线圈图案142的线宽可形成为薄的。

可形成多个镀层，以增大第一线圈图案和第二线圈图案的高宽比。第一线圈图案和外部图案可包括第一镀层40a和140a、形成为覆盖第一镀层的第二镀层40b和140b以及形成在第二镀层上的第三镀层40c和140c。

参照图3至图5，第一镀层40a和140a可分别形成在埋设图案44和144上且分别具有与埋设图案44和144的宽度相同的宽度，第二镀层40b和140b可通过各向同性镀覆而形成为分别覆盖第一镀层40a和140a，且因此可具有比第一镀层40a和140a的宽度宽的宽度。第二线圈图案142的宽度可等于外部图案146的宽度。

第三镀层40c和140c可通过各向异性镀覆按照分别在第二镀层40b和140b上仅增大厚度的形式形成。

在外部图案的情况下，第一镀层可形成在埋设图案上。

多个线圈图案可形成为最大程度地利用水平方向上的空间，即长度方向或宽度方向上的空间，以具有足够的匝数。

参照图5，第一线圈图案141和第二线圈图案142以及第三线圈图案143可分别堆叠在上部和下部，且具有重叠区域。结果，本公开的线圈组件可实现为具有足够的线圈特性，同时薄型化。

绝缘膜130以及外部电极181和182的描述可参照绝缘膜30以及外部电极81和82的描述。为避免冗余，将省略重复的描述。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法。

图6A至图6D是示出根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法的示意性工艺剖视图。

将省略与图1至图5中所示的组件相同的组件的描述。

参照图6A至图6D，根据本公开的示例性实施例的制造线圈组件的方法可包括形成用于容纳线圈部的主体，其中线圈部的形成可包括：在支撑构件70的至少一个表面上形成埋设图案44；形成绝缘层20以覆盖埋设图案44；移除支撑构件70使得埋设图案44暴露在绝缘层20的下表面；通过在绝缘层20的上表面和下表面上执行镀覆工艺来获得第一线圈图案41和第二线圈图案42，第二线圈图案42可包括通过在暴露在绝缘层20的下表面上的埋设图案44上执行镀覆工艺而形成的外部图案46。

参照图6A，可在支撑构件70的至少一个表面上形成埋设图案44。

可通过下面的步骤形成埋设图案44：在支撑构件70上形成种子层60，随后在通过光刻工艺形成的图案上执行镀覆工艺。

支撑构件70可以是覆铜层压板(CCL)、聚丙二醇(PPG)基板、铁氧体基板、金属软磁性基板等。此外，支撑构件70可以是由绝缘树脂形成的绝缘基板。作为绝缘树脂，可使用诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂、或者可含有诸如玻璃纤维和无机填料的增强材料以形成例如半固化片、ABF(Ajinomoto Build-up Film)、FR-4、双马来酰亚胺(BT)树脂、感光介电(PID)树脂等材料的热固性树脂或热塑性树脂。

可通过镀覆具有优异导电性的金属形成埋设图案44。作为金属，例如可使用银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)或它们的合金。

接下来，参照图6B，可形成绝缘层20以覆盖埋设图案44。

可通过在形成有埋设图案的支撑构件上层叠包含绝缘材料的前驱膜、随后使前驱膜固化来形成绝缘层20。

绝缘层20可以是包含绝缘材料的积层膜。作为绝缘材料，例如可使用诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺的热塑性树脂或可浸渍有诸如无机填料的增强材料以形成诸如ABF(Ajinomoto Build-up Film)等材料的热固性或热塑性树脂。可选地，绝缘层20可以是包含已知的感光介电(PID)树脂的绝缘膜。

接下来，参照图6C，可移除支撑构件70，使得埋设图案44暴露在绝缘层20的下表面上。

如果移除了支撑构件70，则可获得埋设图案44的一侧暴露的线圈层叠体。

基板的翘曲和线圈图案之间的厚度可由于支撑构件70的移除而减少，用于层间连接的过孔的尺寸可由于线圈图案之间的厚度的减小而减小。此外，绝缘层和过孔的尺寸可根据需要容易地调节。

接下来，可在绝缘层20中形成连接到埋设图案44的过孔45'。

可通过光刻工艺和镀覆工艺来形成过孔45'。

可由诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)或它们的合金的导电材料来形成过孔45'。

根据本公开，通过使用光刻工艺和镀覆工艺在线圈图案上形成过孔，可省略用于在支撑构件中形成通孔的机械加工，结果可降低制造成本。

之后，可在绝缘层的上表面上形成种子层60。

接下来，参照图6D，可分别在绝缘层的上表面和下表面上执行镀覆工艺，以获得第一线圈图案41和第二线圈图案42。

可通过如下方法形成第一镀层(未示出)：通过光刻工艺在暴露在绝缘层的下表面上的埋设图案44上和绝缘层的上表面上形成图案，且随后执行各向同性镀覆。

之后，可通过各向同性镀覆来形成第二镀层(未示出)以覆盖第一镀层，从而增大线圈图案的宽度。之后，可通过各向异性镀覆而在第二镀层上形成第三镀层(未示出)，从而确保线圈图案的厚度。

第二镀层和第三镀层可根据需要为了实现特性的目的而形成。

在形成第一镀层之后，制造线圈组件的方法还可包括通过蚀刻种子层去除已形成的种子层。通过蚀刻工艺，第一镀层的宽度可等于或小于埋设图案的宽度。

通过上述处理，可同时获得第一线圈图案41和第二线圈图案42。第二线圈图案42可包括暴露在绝缘层的下表面上的埋设图案44和通过在埋设图案上执行镀覆工艺而形成的外部图案46。

因此，第二线圈图案42的厚度可由于埋设图案44而大于第一线圈图案41的厚度。

可在移除支撑构件之前重复一次或更多次形成线圈图案的工艺，以形成多层线圈，且层的数量可根据需要增加或减少。

具体地，制造线圈组件的方法可包括在移除支撑构件之前形成第三线圈图案(未示出)和形成绝缘层以覆盖第三线圈图案。

可将第三线圈图案形成为设置在绝缘层的内部。

第三线圈图案可经由过孔分别连接到第一线圈图案和埋设图案。

在形成第三线圈图案的情况下，线圈图案可以被实现为三层结构，因此可增加线圈匝数以提高电感。

如上所提出的，根据本公开的示例性实施例，线圈组件可减小主体中的绝缘材料的体积以确保低的直流电阻(Rdc)特性且通过体积减小的绝缘材料来增大磁性材料的体积，从而改善电感(Ls)特性。

虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出变型和改变。