CN110491647A - 电感器和具有电感器的电感器模块 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种电感器和具有电感器的电感器模块。所述电感器包括：主体，其中堆叠多个绝缘层，所述绝缘层上布置多个线圈图案；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的外表面上，其中，所述多个线圈图案通过线圈连接部彼此连接并形成线圈，所述线圈具有通过线圈引出部分别连接到所述第一外电极和所述第二外电极的两端，并且其中，所述线圈连接部被构造为具有热膨胀系数高于所述多个绝缘层的热膨胀系数的材料。
Description
本申请要求于2018年5月14日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0054719号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种电感器和具有电感器的电感器模块。
背景技术
近来，由于多频带长期演进(LTE)的应用，智能手机已经被实现为具有使用许多频带的能力。因此，高频电感器主要在信号射频(RF)发送和接收***中用作阻抗匹配电路。高频电感器被要求尺寸较小并且容量较高。此外，高频电感器被要求具有在高频带中的高的自谐振频率(SRF)以及低的电阻率，使其可在100MHz或更高的高频下使用。此外，高频电感器被要求具有高的Q(品质)特性以减少在使用的频率下的损耗。
为了具有这种高的Q特性，构成电感器主体的材料的特性具有最大的影响。然而，由于Q值可根据电感器线圈的形状而改变，因此即使使用相同材料，也需要优化电感器线圈的形状的方法以具有较高的Q特性。
发明内容
本公开的一方面可提供一种具有高的Q特性的电感器和具有电感器的电感器模块。
根据本公开的一方面，一种电感器可包括：主体，包括交替地堆叠在所述主体中的多个绝缘层和多个线圈图案；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的外表面上，其中，所述多个线圈图案通过线圈连接部彼此连接并形成线圈，所述线圈具有通过线圈引出部分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极的两端，其中，所述线圈连接部包含具有高于所述多个绝缘层的热膨胀系数的热膨胀系数的材料。
根据本公开的另一方面，一种电感器模块可包括：电感器，包括交替地堆叠在所述电感器中的多个绝缘层和多个线圈图案，并且还包括贯穿所述多个绝缘层并使所述多个线圈图案彼此连接的线圈连接部；基板，所述电感器安装在所述基板上；以及密封材料，被构造为密封所述电感器，其中，所述线圈连接部包含具有高于所述多个绝缘层的热膨胀系数的热膨胀系数的材料。
根据本公开的一方面，一种电感器可包括：主体，包括交替地堆叠在所述主体中的多个绝缘层和多个线圈图案；以及第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的外表面上，其中，所述多个线圈图案通过线圈连接部彼此连接并形成线圈，所述线圈具有通过线圈引出部分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极的两端，并且所述线圈连接部包含具有与所述多个绝缘层的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料。
如上所述，即使根据本实施例的电感器密封在密封材料内部，电感器也可防止线圈连接部由于密封材料的收缩力和绝缘层的热膨胀而被损坏，从而防止电感器在电感器安装过程期间被损坏。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更加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是示意性示出根据本公开中的示例性实施例的电感器的投影透视图；
图2是图1中示出的电感器的主视图；
图3是图1中示出的电感器的平面图；
图4是包括图1的电感器的电感器模块的截面图；以及
图5是图4的A部分的放大截面图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图详细地描述本公开中的示例性实施例。
在下文中，附图中的W、L和T可分别定义为第一方向、第二方向和第三方向。
图1是示意性示出根据本公开中的示例性实施例的电感器100的投影透视图。图2是图1中示出的电感器100的前视图。图3是图1中示出的电感器100的平面图。此外，图4是包括图1的电感器100的电感器模块的截面图。图5是图4的A部分的放大截面图。
将参照图1至图5描述根据本公开中的示例性实施例的电感器100的结构。
电感器100的主体101可通过在与安装表面平行的第一方向上堆叠多个绝缘层111来形成。
绝缘层111可以是磁性层或介电层。
当绝缘层111是介电层时，绝缘层111可包括BaTiO3(钛酸钡)基陶瓷粉末等。在这种情况下，BaTiO3基陶瓷粉末可以是例如BaTiO3中部分地固溶有Ca(钙)、Zr(锆)等的(Ba1- xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3或Ba(Ti1-yZry)O3，但本公开不限于此。
当绝缘层111是磁性层时，绝缘层111可从可用作电感器100的主体101的材料中选择适当的材料，例如，树脂、陶瓷、铁氧体等。在本实施例中，磁性层可使用感光绝缘材料，从而使得能够通过光刻工艺实现精细图案。也就是说，通过形成具有感光绝缘材料的磁性层，线圈图案121、线圈引出部131以及线圈连接部132可精细地形成，从而对电感器100的小型化和功能改善做出贡献。为此，磁性层可包括例如感光有机材料或感光树脂。此外，磁性层还可包括诸如SiO2、Al2O3、BaSO4、滑石等的无机成分作为填料成分。
此外，根据本实施例的绝缘层111具有如下材料：所述材料具有比线圈连接部132的热膨胀系数低的热膨胀系数，这将在后面描述。例如，绝缘层111可通过调整粉末或填料的量来调整热膨胀系数。
根据本实施例的绝缘层111可利用陶瓷或树脂材料形成。使用含有填料(例如，二氧化硅填料)的树脂(例如，环氧树脂)也是可行的。然而，本公开不限于此。
第一外电极181和第二外电极182可设置在主体101的外部。
例如，第一外电极181和第二外电极182可设置在主体101的安装表面上。安装表面意为电感器100被安装在印刷电路板(PCB)上时面对PCB的表面。
外电极181和182在电感器100被安装在PCB上时用来将电感器100电连接到PCB。外电极181和182在主体101的安装表面的边缘上彼此分开。
外电极181和182可包括例如导电树脂层和形成在导电树脂层上的导电层，但不限于此。导电树脂层可包括从由铜(Cu)、镍(Ni)和银(Ag)组成的组中选择的一种或更多种导电金属和热固性树脂。导电层可包括从由镍(Ni)、铜(Cu)和锡(Sn)组成的组中选择的一种或更多种材料。例如，镍(Ni)层和锡(Sn)层可顺序地形成。
线圈图案121可在绝缘层111上形成。
线圈图案121可通过线圈连接部132电连接到相邻的线圈图案121。也就是说，螺旋的线圈图案121通过线圈连接部132连接以形成线圈120。线圈连接部132可具有比线圈图案121的线宽大的线宽，以改善线圈图案121之间的连接性，并且可包括贯通绝缘层111的导电过孔。
线圈120的两端通过线圈引出部131分别连接到第一外电极181和第二外电极182。线圈引出部131可暴露在主体101的在长度方向上的两端并且可暴露到作为基板安装表面的底表面。因此，线圈引出部131在主体101的长度-厚度方向上可具有L形截面。
参照图2和图3，虚设电极140可在绝缘层111中在与外电极181和182对应的位置处形成。虚设电极140可用来改善外电极181和182与主体101之间的粘附或可在通过镀覆形成外电极181和182时被用作桥部。
虚设电极140和线圈引出部131还可通过过孔电极142彼此连接。
作为线圈图案121、线圈引出部131和线圈连接部132的材料，可使用诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)或它们的合金的具有优异的导电性的导电材料。线圈图案121、线圈引出部131、线圈连接部132可通过镀覆方法或印刷方法形成，但不限于此。
如图2所示，根据本公开中的示例性实施例的电感器100通过在绝缘层111上形成线圈图案121、线圈引出部131以及线圈连接部132并且随后在与安装表面平行的第一方向上在安装表面上堆叠绝缘层111来制造，因此，电感器100可以容易制造。此外，由于线圈图案121设置为垂直于安装表面，因此可最小化由安装基板对磁通量产生的影响。
参照图2和图3，根据本公开中的示例性实施例的电感器100的线圈120通过当在W-L方向上投影时叠置的线圈图案121形成具有一个或更多个线圈匝数的线圈轨道。
具体地，第一外电极181和第一线圈图案121a通过线圈引出部131连接，然后，第一线圈图案121a、第二线圈图案121b、第三线圈图案121c、第四线圈图案121d、第五线圈图案121e、第六线圈图案121f、第七线圈图案121g、第八线圈图案121h和第九线圈图案121i通过线圈连接部132顺序连接。最后，第九线圈图案121i通过线圈引出部131连接到第二外电极182以形成线圈120。
在如上构造的根据本公开中的示例性实施例的电感器100中，构成线圈连接部132的材料的热膨胀系数被构造为大于构成绝缘层111的材料的热膨胀系数。
例如，线圈连接部132可具有如下材料：所述材料具有在16ppm/℃至18ppm/℃范围内的热膨胀系数，并且绝缘层111可具有如下材料：所述材料具有在4ppm/℃至15ppm/℃范围内的热膨胀系数。在此，ppm指百万分率。
此外，线圈连接部132的热膨胀系数和绝缘层111的热膨胀系数可具有1ppm/℃或更大的差。即，线圈连接部132可包含具有与多个绝缘层111的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料。
这将更详细地描述如下。
在根据本实施例的电感器100中，由于线圈引出部131沿对角线方向设置，因此设置在绝缘层111中的线圈图案121总体上具有非对称结构。因此，当从外部施加压力时，具有相对低的硬度的线圈连接部132可能容易损坏。
如图4所示，当电感器100被安装在基板5上并随后由诸如环氧模塑料(EMC)的密封材料7密封以制造电感器模块时，当电感器模块被安装在母基板上时，当密封材料7固化或执行回流工艺时产生收缩力，大的压应力(或剪切应力)作用在电感器100上。
此外，由于绝缘层111和线圈连接部132之间的热膨胀系数的差，力被施加到电感器100内部的线圈连接部132。
因此，参照图5，由线圈连接部132接收的力P由密封材料7的作用在电感器100上的收缩力P1和由于线圈连接部132和绝缘层111之间的热膨胀系数的差而产生的力P2确定。
此外，由于线圈连接部132和绝缘层111之间的热膨胀系数的差而产生的力P2是由当绝缘层111热膨胀时施加到线圈连接部132的力Pb和当线圈连接部132热膨胀时施加到绝缘层111的力Pc限定。
这里，由于Pb和Pc沿彼此相反的方向作用，因此P2基本上等于Pb和Pc之间的差(Pb-Pc)，即，P2＝Pb-Pc。
当绝缘层111的热膨胀系数大于线圈连接部132的热膨胀系数时，由于Pb变得大于Pc，因此P2变成正数，因此施加到线圈连接部132的力P是P1与P2的和。
同时，当线圈连接部132的热膨胀系数大于绝缘层111的热膨胀系数时，由于Pc变得大于Pb，因此P2变成负数，因此施加到线圈连接部132的力P是P1的绝对值与P2的绝对值的差。
因此，当线圈连接部132的热膨胀系数大于绝缘层111的热膨胀系数时，由于P2沿与P1相反的方向作用，因此可最小化P1的影响，从而防止线圈连接部132由于密封材料7的收缩力或热膨胀系数的差而被损坏。
如上所述，在根据本实施例的电感器100中，构成线圈连接部132的材料的热膨胀系数被构造为大于构成绝缘层111的材料的热膨胀系数。
为了确认根据本实施例的电感器100的效果，在各种情况下测量电感器100的等效应力。
结果，在电感器100未安装在基板5上并且未用密封材料7密封的情况下，在线圈连接部132中测量到16.96MPa的等效应力。
当线圈连接部132的热膨胀系数小于绝缘层111的热膨胀系数的电感器100安装在基板5上并如图4所示由密封材料7密封时，在相同位置测量到152.9MPa的等效应力。
同时，当线圈连接部132的热膨胀系数大于绝缘层111的热膨胀系数的电感器100安装在基板5上并如图4所示由密封材料7密封时，在相同位置测量到118.7MPa的等效应力。
因此，确认的是，通过调整线圈连接部132的热膨胀系数和绝缘层111的热膨胀系数，施加到线圈连接部132的应力减小约23％的水平。
如上所述，根据本公开中的示例性实施例，即使根据本实施例的电感器密封在密封材料内部，电感器也可防止线圈连接部由于密封材料的收缩力或绝缘层的热膨胀而被损坏，从而防止电感器在电感器安装过程期间被损坏。
虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但对本领域的技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变型。
Claims (12)
1.一种电感器，包括：
主体，包括交替地堆叠在所述主体中的多个绝缘层和多个线圈图案；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的外表面上，
其中，所述多个线圈图案通过线圈连接部彼此连接并形成线圈，所述线圈具有通过线圈引出部分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极的两端，并且
其中，所述线圈连接部包含具有高于所述多个绝缘层的热膨胀系数的热膨胀系数的材料。
2.如权利要求1所述的电感器，其中，所述多个绝缘层包括树脂材料，所述树脂材料包括陶瓷或二氧化硅填料。
3.如权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈连接部具有从铜、铝、银、锡、金、镍、铅和它们的合金中选择的任意一种材料。
4.如权利要求1所述的电感器，
其中，所述多个绝缘层的所述热膨胀系数在4ppm/℃至15ppm/℃的范围内，并且
其中，所述线圈连接部的所述热膨胀系数在16ppm/℃至18ppm/℃的范围内。
5.如权利要求1所述的电感器，其中，所述线圈连接部的所述热膨胀系数和所述多个绝缘层的所述热膨胀系数具有1ppm/℃或更大的差。
6.一种电感器模块，包括：
电感器，包括交替地堆叠在所述电感器中的多个绝缘层和多个线圈图案，并且还包括贯穿所述多个绝缘层并使所述多个线圈图案彼此连接的线圈连接部；
基板，所述电感器安装在所述基板上；以及
密封材料，被构造为密封所述电感器，
其中，所述线圈连接部包含具有高于所述多个绝缘层的热膨胀系数的热膨胀系数的材料。
7.如权利要求6所述的电感器模块，其中，所述电感器垂直地安装在所述基板上，其中，所述多个线圈图案中的每个的平面表面垂直于所述电感器的安装表面。
8.如权利要求6所述的电感器模块，其中，所述多个绝缘层包括树脂材料，所述树脂材料包括陶瓷或二氧化硅填料。
9.如权利要求6所述的电感器模块，其中，所述线圈连接部具有从铜、铝、银、锡、金、镍、铅和它们的合金中选择的任意一种材料。
10.如权利要求6所述的电感器模块，
其中，所述多个绝缘层的所述热膨胀系数在4ppm/℃至15ppm/℃的范围内，并且
其中，所述线圈连接部的所述热膨胀系数在16ppm/℃至18ppm/℃的范围内。
11.如权利要求6所述的电感器模块，其中，所述线圈连接部的所述热膨胀系数和所述多个绝缘层的所述热膨胀系数具有1ppm/℃或更大的差。
12.一种电感器，包括：
主体，包括交替地堆叠在所述主体中的多个绝缘层和多个线圈图案；以及
第一外电极和第二外电极，设置在所述主体的外表面上，
其中，所述多个线圈图案通过线圈连接部彼此连接并形成线圈，所述线圈具有通过线圈引出部分别电连接到所述第一外电极和所述第二外电极的两端，并且
其中，所述线圈连接部包含具有与所述多个绝缘层的热膨胀系数不同的热膨胀系数的材料。
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