CN109903967A - 线圈组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线圈组件，所述线圈组件包括：主体，包括具有通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件上并且包括第一开口图案的第一绝缘层、设置在所述第一绝缘层上并且包括第二开口图案的第二绝缘层以及包括填充在所述第一开口图案和所述第二开口图案中的线圈图案的线圈；以及外电极，设置在所述主体的外表面上。所述线圈图案具有包括多个层的堆叠结构，并且所述多个层包括与所述支撑构件接触的薄膜导体层，所述薄膜导体层延伸到所述第一开口图案的整个下表面和所述第一开口图案的侧表面的至少一部分。

Description

线圈组件

本申请要求于2017年12月11日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0169389号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本公开涉及一种线圈组件，更具体地，涉及一种有利于高电感和小型化的薄膜型功率电感器。

背景技术

根据信息技术(IT)的发展，设备已经迅速地小型化和薄化。因此，对于小且薄的装置的市场需求已经增加。

根据技术趋势，第10-1999-0066108号韩国专利公开提供了一种功率电感器，所述功率电感器包括具有通路孔的板和设置在板的两个表面上并通过板的通路孔彼此电连接的线圈，从而致力于提供包括具有均匀且高的高宽比的线圈的电感器。

发明内容

本公开的一方面可提供通过使电感器中的线圈图案具有细的线宽而能够同时改善小型化电感器的诸如Rdc特性等的电特性以及可靠性的线圈组件。

根据本公开的一方面，一种线圈组件包括：主体，包括具有通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件上并且包括第一开口图案的第一绝缘层、设置在所述第一绝缘层上并且包括第二开口图案的第二绝缘层以及包括填充在所述第一开口图案和所述第二开口图案中的线圈图案的线圈；以及外电极，设置在所述主体的外表面上。所述线圈图案可具有上表面的线宽比下表面的线宽宽的T形截面，并且具有包括多个层的堆叠结构。此外，在所述线圈图案的所述多个层之中，与所述支撑构件接触的薄膜导体层可延伸到所述第一开口图案的整个下表面和所述第一开口图案的侧表面的至少一部分。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和优点，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透视图；

图2是沿图1的线I-I'截取的截面图；以及

图3是根据图1和图2中示出的线圈组件的变型示例的线圈组件的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。

在下文中，将描述根据本公开的示例性实施例的线圈组件，但是不必然受限于此。

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是沿图1的线I-I'截取的截面图。

参照图1和图2，线圈组件100可包括主体1和外电极2。外电极可包括具有彼此不同的极性的第一外电极21和第二外电极22。

主体1可形成电感器的外观，具有在厚度(T)方向上彼此背对的上表面和下表面、在长度(L)方向上彼此背对的第一端表面和第二端表面以及在宽度(W)方向上彼此背对的第一侧表面和第二侧表面，并且具有大体六面体形状。

主体1可包含具有磁性质的磁性材料11。磁性材料可由本领域技术人员根据需要适当地选择。例如，磁性材料可以是铁氧体或金属-树脂复合材料，其中，金属磁性颗粒分散在树脂中。

线圈组件的线圈部分120可被磁性材料11包封，并且包括支撑构件121、顺序地堆叠在支撑构件上的第一绝缘层122和第二绝缘层123以及线圈图案124。

支撑构件121可以是利用绝缘树脂形成的绝缘板。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、诸如玻璃纤维或无机填料的增强材料浸渍在热固性树脂或热塑性树脂中的树脂(例如，半固化片、ABF(ajinomoto build-upfilm)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT)树脂、感光介电(PID)树脂等)。支撑构件可具有薄的厚度，使得线圈图案的厚度可在线圈组件的有限厚度内增大。例如，支撑构件的厚度可为大约大于等于10μm且小于60μm。

支撑构件可包括通孔H和通孔附近的通路孔V，其中，通孔可填充有磁性材料，通路孔可填充有导电材料。原因在于，通孔是用于增强由线圈产生的磁通量的空间，通路孔是用于将支撑构件上的上线圈图案和支撑构件下的下线圈图案彼此电连接的空间。

然后，第一绝缘层122可与支撑构件的一个表面和/或另一个表面接触，并且包括部分地暴露支撑构件的一个表面和/或另一个表面的开口图案122h。由于开口图案可具有与线圈图案的整体形状对应的形状，因此开口图案可具有例如通过将具有彼此不同的曲率半径的圈缠绕数次而形成的螺旋形状。

开口图案122h的侧表面与支撑构件的一个表面或另一个表面之间的角可由本领域技术人员适当地选择。考虑到导电材料填充在开口图案中，开口图案的线宽可在朝向支撑构件的方向上减小。

随着支撑构件变薄，存在将无法确保用于支撑支撑构件上所支撑的线圈图案等的刚性的风险，并且存在以下问题：在工艺期间会变得难以控制支撑构件。因此，第一绝缘层可以是用于解决这些问题的构造。此外，第一绝缘层可以是用于增大支撑构件与下面将描述的第二绝缘层之间的接触面积、用作线圈图案的镀覆生长引导件的构造，以解决第二绝缘层的诸如倾斜或脱层现象的问题。

因此，作为第一绝缘层的材料，可使用任何材料而没有限制，只要它具有绝缘性质和适当水平的刚性即可，但是，存在在第一绝缘层中形成开口图案的需要，除绝缘性质之外，可优选地选择具有优异的加工性能的材料。例如，第一绝缘层可利用PID树脂或ABF膜形成。在这种情况下，为了在线圈组件的整个厚度内相对地增大线圈图案的厚度和包封线圈图案的磁性材料的厚度，第一绝缘层可形成为具有薄的厚度，例如，大约大于等于5μm且小于等于20μm，但是不限于此。

第二绝缘层123可设置在第一绝缘层上。第二绝缘层123可包括在与第一绝缘层的开口图案122h对应的位置处的开口图案123h。在这种情况下，第一绝缘层的开口图案122h的线宽w1可比第二绝缘层的开口图案123h的线宽w2窄。原因在于，由于第一绝缘层用于增强第二绝缘层与支撑构件之间的粘合力并防止在线圈图案的下边缘中产生空隙，而第二绝缘层在线圈图案的镀覆生长时用作引导件，所以为了不限制线圈图案的匝数同时包括与线圈图案的厚度对应的厚度，存在减小第二绝缘层的线宽的需要。

第二绝缘层123可利用具有绝缘性质并且可容易地对其执行用于开口图案的图案化的材料来形成，并且可包含永久型感光绝缘材料。可层叠包含用于形成第二绝缘层的感光绝缘材料的绝缘片，并且使用曝光和显影方法将其图案化以使开口图案123h具有与线圈图案对应的形状。

第二绝缘层可设置在第一绝缘层的大致中央部分上，并且由于第一绝缘层的线宽比第二绝缘层的线宽相对宽，所以可相对容易地将第二绝缘层布置在第一绝缘层上。

第一绝缘层的线宽L1可在大约大于等于15μm且小于等于100μm的范围内。当线宽L1小于15μm时，会难以调整第一绝缘层上的第二绝缘层的对准，并且当线宽L1大于100μm时，在线圈组件的有限尺寸范围内线圈图案的匝数存在限制，这与以下内容相同：需要在第一绝缘层之间填充大量的种子层，但是可填充种子层的空间存在限制。

此外，第二绝缘层的线宽L2可在大约大于等于5μm且小于等于20μm的范围内。实现小于5μm的线宽存在技术限制，当线宽L2大于20μm时，使第一绝缘层具有细的线宽存在限制。

第二绝缘层的厚度可在大于等于100μm且小于等于300μm的范围内。当厚度小于100μm时，这不适合实现具有高的高宽比的线圈图案的趋势，当厚度大于300μm时，可实现具有高的高宽比的线圈图案，但是存在将多次重复工艺从而使得工艺效率会劣化的风险。

然后，由于如上所述第一绝缘层的开口图案122h具有比第二绝缘层的开口图案123h的线宽窄的线宽，所以填充在第一绝缘层的开口图案和第二绝缘层的开口图案中的线圈图案124可具有下表面的线宽比上表面的线宽窄的T形截面。

线圈图案124可具有包括多个层的堆叠结构。线圈图案中包括的所有多个层可包含导电材料。首先，线圈图案的与支撑构件接触的最下层可是薄膜导体层1241。在这种情况下，薄膜导体层可与第一绝缘层的侧表面的至少一部分以及第一绝缘层的开口图案的整个下表面接触。形成薄膜导体层1241的方法不受限制，但是为了工艺的方便，可使用化学镀铜方法。更具体地，可采用在制备其上设置有包括开口图案的第一绝缘层的支撑构件并在支撑构件的整个暴露表面上执行化学镀铜之后，使用蚀刻仅保留薄膜导体层的形状的方法，但是形成薄膜导体层1241的方法不限于此。

由于薄膜导体层1241连续地形成在第一绝缘层的彼此背对的侧表面上以及支撑构件的与所述侧表面连续地连接的上表面上，所以不存在将在通过第一绝缘层和支撑构件形成的边缘部分中产生线圈图案的空隙的风险。可使用任何材料作为薄膜导体层的材料，只要其具有优异的导电性即可。例如，薄膜导体层可包含Cu。

然后，薄膜导体层的暴露的表面可被基体层1242包围。这里，被暴露的表面可指薄膜导体层的不与第一绝缘层或支撑构件接触的表面。基体层1242的材料可与薄膜导体层的材料相同或不同。也就是说，基体层1242的材料可由本领域技术人员适当地选择，只要其具有优异的导电性即可。

基体层1242的上表面可以是完成蚀刻处理的表面。也就是说，为了工艺的方便，在以比所需厚度厚的厚度执行基体层的镀覆之后，可蚀刻用于基体层的镀层的上部，从而可防止相邻的线圈图案(即，用于基体层的镀层)之间的短路。然而，当在镀覆基体层1242时，本领域技术人员以相邻的用于基体层的镀层之间不发生短路的厚度执行镀覆，不需要执行单独的蚀刻处理。

基体层1242可基本上用作设置在其上的镀层1243的种子层。

与此同时，线圈组件的支撑构件中的通路孔V可填充有薄膜导体层和基体层。薄膜导体层可设置在通路孔附近，以连接直至通路孔的整个内侧表面以及连接到通路孔的支撑构件的上表面和下表面。基体层可填充通路孔的未填充有薄膜导体层的中央部分的区域。可通过填充在通路孔中的薄膜导体层和基体层的结构来改善过孔的可靠性。在一些情况下，通常在通路孔中填充Cu材料之后，可在通路孔的上表面和下表面上设置单独的涂层。然而，在这种情况下，会发生过孔与和过孔连接的涂层之间的脱层。然而，由于在线圈组件100中，基体层和薄膜导体层形成直至穿过通路孔的区域和从通路孔延伸的上区域和下区域，所以不存在将发生诸如上述脱层等问题的风险。

然后，镀层1243可设置在基体层1242上，并且线圈图案的高宽比可基本上由镀层的高宽比确定。由于镀层1243填充在第二绝缘层的开口图案中，并且使用第二绝缘层作为引导件来生长，所以当镀层1243沿厚度方向生长时，可有效地控制镀层1243在宽度方向上的生长，从而可稳定地增大线圈图案的高宽比。

镀层可生长直至等于或低于第二绝缘层的上表面的位置。原因在于，当镀层的上表面高于第二绝缘层的上表面时，会增大相邻的线圈图案之间将发生短路的风险。

第三绝缘层125可进一步设置在镀层的上表面上，以使线圈图案与将线圈图案包封的包封剂彼此绝缘。第三绝缘层125可具有大体平坦的形状。第三绝缘层的厚度不受限制，只要第三绝缘层可执行如上所述的绝缘功能即可，但是第三绝缘层的厚度可为大约大于等于1μm且小于等于30μm。当第三绝缘层具有比1μm薄的纳米级厚度时，会显著地增大第三绝缘层在使用中或在制造工艺期间将被损坏的风险，并且在控制厚度的均匀性方面存在限制。相反，第三绝缘层的厚度比30μm厚在低轮廓(low-profile)线圈组件中线圈图案的高的高宽比和磁性材料的高的填充率方面是不利的。

参照图2，第三绝缘层125可具有层叠的绝缘片的形状。第三绝缘层可利用绝缘树脂或具有绝缘性质的磁性树脂形成，并且由于第三绝缘层是用于线圈图案和磁性材料之间的绝缘的构造，所以本领域技术人员可根据需要设置第三绝缘层的合适的厚度。此外，第三绝缘层的两个端部可分别位于最内侧第二绝缘层的上表面和在最外侧第二绝缘层的上表面上，例如，第三绝缘层的两个端部可分别与第二绝缘层的最内侧表面的边缘和第二绝缘层的最外侧表面的边缘对齐，但是如果必要，第三绝缘层的两个端部中的至少一个可形成为比第二绝缘层的最内侧表面或最外侧表面进一步突出。

图3是根据图1和图2中示出的线圈组件的变型示例的线圈组件200的截面图。由于图3的线圈组件200与图1和图2的线圈组件100的在第三绝缘层的结构方面不同，所以将主要描述第三绝缘层的结构，并且将省略重复构造的技术描述。

参照图3，线圈组件200的第三绝缘层225可形成为包围最外第二绝缘层的外侧表面以及线圈图案的上表面和第二绝缘层的上表面。这是为了进一步增强线圈组件的绝缘性能，并且形成第三绝缘层225的具体方法不受限制，但是，第三绝缘层225可通过绝缘树脂的化学气相沉积(CVD)来形成。

另外，尽管未具体示出，但是为了增大磁芯的中央中的磁性材料的填充率，在去除最内第二绝缘层之后没有插设第二绝缘层的情况下，第三绝缘层可形成为与最内线圈图案的内侧表面接触。在这种情况下，去除最内第二绝缘层的方法不受具体限制，但是，在形成支撑构件的通孔的同时，可去除与通孔相邻的最内第二绝缘层。

本领域技术人员可适当地选择第三绝缘层的具体厚度。然而，当第三绝缘层225的厚度比1μm薄时，会难以在工艺中将纳米级绝缘层控制为均匀的，并且当第三绝缘层225的厚度比10μm厚时，会减小可填充磁性材料的空间。因此，第三绝缘层225的厚度可在大约大于等于1μm且大约小于等于10μm的范围内。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可提供包括具有高的高宽比的线圈图案的低轮廓线圈组件。

尽管上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可进行变型和改变。

Claims (18)

1.一种线圈组件，包括：

主体，包括包含通孔的支撑构件、设置在所述支撑构件上并且包括第一开口图案的第一绝缘层、设置在所述第一绝缘层上并且包括第二开口图案的第二绝缘层以及包括填充在所述第一开口图案和所述第二开口图案中的线圈图案的线圈；以及

外电极，设置在所述主体的外表面上，

其中，所述线圈图案具有下表面的线宽比与所述下表面相对的上表面的线宽窄的T形截面，并且具有包括多个层的堆叠结构，并且

所述多个层包括与所述支撑构件接触的薄膜导体层，所述薄膜导体层延伸到所述第一开口图案的整个下表面和所述第一开口图案的侧表面的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述多个层还包括基体层，并且所述基体层包含导电材料并且设置在所述薄膜导体层上。

3.根据权利要求2所述的线圈组件，其中，所述基体层嵌在所述第一绝缘层的所述第一开口图案中。

4.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述支撑构件还包括通路孔。

5.根据权利要求4所述的线圈组件，其中，所述通路孔的侧表面完全被所述薄膜导体层包围。

6.根据权利要求5所述的线圈组件，其中，所述薄膜导体层延伸到所述支撑构件的上表面和下表面的与所述通路孔连接的部分。

7.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述支撑构件的厚度在大于等于10μm且小于60μm的范围内。

8.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述第一绝缘层的厚度在5μm至20μm的范围内。

9.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述第二绝缘层的厚度在100μm至300μm的范围内。

10.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述第一绝缘层的线宽在15μm至100μm的范围内，并且所述第二绝缘层的线宽在5μm至20μm的范围内。

11.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述主体包含磁性材料，并且所述磁性材料包封所述线圈。

12.根据权利要求11所述的线圈组件，其中，所述支撑构件的所述通孔包括所述磁性材料。

13.根据权利要求1所述的线圈组件，所述线圈组件还包括设置在所述线圈图案的上表面上的第三绝缘层。

14.根据权利要求13所述的线圈组件，其中，所述第三绝缘层覆盖所述线圈图案的整个所述上表面。

15.根据权利要求13所述的线圈组件，其中，所述第三绝缘层具有平坦的形状。

16.根据权利要求13所述的线圈组件，其中，所述第三绝缘层包围所述线圈图案的所述上表面、所述第二绝缘层的上表面以及所述支撑构件的一个表面的至少一部分。

17.根据权利要求16所述的线圈组件，其中，所述第三绝缘层的厚度在1μm至10μm的范围内。

18.根据权利要求1所述的线圈组件，其中，所述薄膜导体层是镀层。