JP2007503716A - 極薄フレキシブル・インダクタ - Google Patents

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Abstract

当技術分野で知られるSMT素子は一般に約1mmの厚みを有し、可撓性を有していない。本発明によれば、インダクタの巻線は、基板内で、好ましくは基板内に既にある銅層を使用することによって実現される。次いで、この基板の上面及び下面上に高透磁率材料の薄い金属シート層が積層される。これらの層は、構造化され、インダクタの磁気コアを形成する。効果的なことに非常に低い構成高さのインダクタが形成される。

Description

本発明はインダクタ及びインダクタを製造する方法に関する。
移動通信装置など今日の多くの電気装置には、例えば電池から供給される直流電圧とは異なる電圧が必要である。電圧を効率的に変換するためには、インダクタが必要である。今日では、薄い表面実装型(SMT)インダクタが使用される。それらは、様々な製造業者によって提供されている。そのような典型的SMTインダクタは焼結フェライトでできた薄型ドラムを備える。コアの直径は約4.3mmとすることができ、コアの高さは約1mmとすることができる。コアの上部と下部との間に巻き付けられる細い銅線によって巻き線が形成される。このようなSMTインダクタには、通常、プリント回路板(PCB)にデバイスを実装するために、接点を有するプラスチック固定具が設けられている。
プラスチック固定具は通常設けられる必要があり、また巻線を収容するために大きなアスペクト比のギャップを有するコアが特別に成形される必要があるので、そうしたSMTインダクタは、製造が複雑になり、かなり高価である。それに加え、さらなるプラスチック固定具により、SMTインダクタの構造高さは1mm程度となり、例えば携帯電話などのスペースが限られた用途に適用するには大きすぎる。
本発明の一目的は厚みを薄くしたインダクタを提供することである。
本発明の例示的な一実施形態によれば、上記目的は、第1の面及び第2の面を有する基板と該基板に埋め込まれる巻線と、そして、コアとを備える、請求項1に記載のインダクタで解決され得る。前記巻線が第1の金属シート及び第2の金属シートによって少なくとも部分的に覆われるように、前記コアは、前記基板の前記第1の面上に配置される第1の軟磁性金属シートと、前記基板の前記第2の面上に配置される第2の軟磁性金属シートとを備える。
言い換えれば、本発明のこの例示的な実施形態によれば、前記巻線を含んでいる前記基板の両面に2つの薄い金属シート層が設けられる。従って、集積化された巻線を有する極薄インダクタが効果的に形成され得る。さらに、前記インダクタは、本発明のこの例示的な実施形態により、より低いコストで製造され得る単純設計になっている。特別に成形されたドラム・コアが設けられる必要はない。このため、本発明による前記インダクタは量産に適している。また、効果的なことに、このインダクタは、その磁気コアが前記基板上に設けられた複数金属シートからなるので信頼性が非常に高い。前記インダクタと前記基板との間にはんだ付け接続が必要ないので信頼性も向上され得る。
請求項2に記載の本発明の他の実施形態によれば、前記巻線は基板内の構造化銅層である。本発明のこの例示的な実施形態によれば、PCBなど既に銅層を含んでいる基板が使用されてもよい。従って、PCB内の他の回路構造が形成される処理工程と同じ処理工程の間に前記巻線が形成され得る。従って、それら他の回路構造を設ける際、銅材料が基板内にいずれにせよ設けられなければならないし、またこれらの銅層を構造化する製造プロセスもいずれにせよ必要であるので巻線は「無料」である。
さらに、前記巻線は前記基板内に構造化銅層を備えるので、例えば湿式化学エッチングによって複合巻線配置が得られる。このような複合巻線配置は、例えば、変圧器や中間接続部を製造するために必要となり得る。これにより、複合巻線に適合するものが複数の単純なインダクタの代わりに使用される回路配置が可能となり得る。これにより、効果的なことに、部品数が削減され、そのような部品を備える回路の寸法がさらに縮小され得る。
請求項3に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記金属シートが前記基板の前記第1及び第2の面に積層される。前記基板に前記金属シートを積層することにより、前記基板即ちPCBの一体的な部分であるインダクタが形成され得る。前記基板に前記金属シートを積層することにより信頼性が向上したインダクタが形成され得る。また、この積層により、はんだ付けの相互接続が不要となり、それによって信頼性がさらに向上し製造コストが低減する。
請求項4に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記金属シートは、ミューメタル、アモルファス金属、ナノ結晶金属などの高透磁率金属でできている。これらの高透磁率金属シートとしては、一般的なセラミック・フェライトの透磁率よりも10倍高い10,000を超える高透磁率を有し、且つ飽和磁束密度が一般的なセラミック・フェライトよりも約5倍高いものが入手可能であるので、磁気コア即ち金属シートは非常に薄くすることができ、従って、厚みを薄くしたインダクタが形成され得る。
請求項5に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、コア板即ち前記金属シートは互いに非常に接近しているので、それらの間隔は、前記インダクタの動作中に前記コア内に生じる磁路内の空隙と見なされることができる。従って、本発明のこの例示的な実施形態によれば、1.2mm未満又は1mm未満の厚みを有する薄型基板が適用されることが好ましい。
請求項6に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば前記基板は可撓性基板である。これにより、また前記金属シートが例えば焼結フェライトのように脆くはないことにより、屈曲可能なフレキシブル・インダクタが形成され得る。さらに、磁気コアの厚みが薄いと、本発明のこの例示的な実施形態により、前記インダクタの可撓性が向上する。
請求項7に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記金属シートにスリットが設けられる。効果的には、前記インダクタの動作中に前記金属シート内に生じる渦電流が最小限に抑えられるように又は防止されるように、これらのスリットが配置される。本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、生じ得る渦電流の流れ方向と垂直にこれらのスリットが配置される。使用される渦電流が一般に磁界とほぼ垂直方向に流れるので、本発明のこの例示的な実施形態の他の態様により、動作中に前記インダクタ内に生じる磁束の方向とほぼ平行に前記スリットが配置される。これにより、生じ得る渦電流は最小に抑えられ、前記スリットは磁束にごくわずかな影響しか及ぼさない。円形インダクタが設けられる場合、本発明のこの例示的な実施形態の他の態様により、磁束は円形インダクタ内で半径方向に向けられるので、前記スリットは半径方向に配置される。
請求項8に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、磁気コアの外側に即ち円形金属シートの外側に放射状に戦記スリットの数が増加する。これらのスリットが非常に狭いと効果的である。
請求項9に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記インダクタの動作中に前記コア内に生じる磁束の方向に垂直な別のスリットが前記金属シート内に設けられる。効果的なことに、これらのスリットは、磁束を低減させ、前記インダクタの誘導性も低減させ得る。これにより、前記インダクタが飽和するのを防止する必要がある用途に効果的となり得る。
請求項10に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、多層インダクタには、それぞれ互いに上下に積み重ねられる複数の金属シートが設けられる。効果的なことに、これにより、コア内により高い磁束を有するインダクタが可能となり得る。効果的なことに、本発明のこの例示的な実施形態によるこのような多重インダクタは低コストで製造され得る。
請求項11に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、互いに上下に積み重ねられる異なる金属シート層内で前記金属シート内に設けられるスリットの幅が異なる。本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、内側層には外側層よりも大きなスリットが設けられ、効果的なことに、これにより、コア内の均一な磁束分布が可能となり得る。
請求項12に記載の本発明の他の例示的な実施形態によれば、巻線が埋め込まれている基板の両面上に第1及び第2の金属シートが積層されたインダクタを製造する方法が提供される。効果的なことに、本発明のこの例示的な実施形態により、極薄インダクタを製造するための非常に簡単な製造方法が提供される。請求項13及び14は請求項12に記載の本発明の例示的な実施形態による方法のさらなる例示的な実施形態を提供する。
埋込巻線を有する基板とこの基板の両面上に配置されてコアが形成される金属シートとを備えるインダクタが提供されることが、本発明の例示的な実施形態の要旨と見られることができる。一態様によれば、PCB又はフレックス・フォイルでもよい基板内に銅トラックによってインダクタの巻線が形成される。従って、コアは、基板に構造化され積層され得る高透磁率金属シートによりコアが作製され得る。効果的なことに、これにより、既知の解決法に比べて実装面積を大きくせずにインダクタの構造高さを低くすることが可能となる。さらに、こうしたインダクタの製造コストが低減され得る。
本発明のこれらの態様及びその他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、またそれらを参照しながら解明されるであろう。
本発明の例示的な実施形態は、添付図面を参照しながら以下に説明される。
図1は、第1の面及び第2の面を有する基板2を備える本発明によるインダクタの第1の例示的な実施形態の断面図である。基板2内には巻線6及び8が設けられる。巻線6、8は、基板2内に埋め込まれ、従って基板2の一体的な部分を形成する。巻線6、8が金属シート4によって少なくとも部分的に覆われるように、基板2の第1及び第2の面上に配置される軟磁性金属シートによってインダクタのコアが形成される。基板2上に配置される軟磁性金属シート4は円形形状を有する。金属シート4の厚みは例えば25μm〜100μmと非常に薄くすることができる。しかし、50μm〜150μm又は15μm〜75μmの厚みを有する金属シートを使用することも可能である。金属シートは、10,000を超え得る透磁率を有する高透磁率金属材料で作製され得る。この透磁率は一般的なセラミック・フェライトの透磁率よりも10倍高い。さらに、この材料の磁束飽和は、本発明のこの例示的な実施形態の一態様により、フェライトの磁束飽和よりも約5倍高い。効果的なことに、これにより、磁気コア即ち金属シート4は、焼結フェライトでできた磁気コアに比べてはるかに薄く作製され得る。本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、金属シート4は、ミューメタル、ナノ結晶金属及びアモルファス金属からなる群から選択された材料でできている。3つの材料は全て、ドイツ・ハナウ(Hanau)のVakuumschmelze社から市販されている。アモルファス金属としては、例えば、ドイツ・ハナウのVakuumschmelze社から市販されてもいるVitroVacが使用されてもよい。
効果的なことに、ミューメタルは、最もよく知られたタイプである。ミューメタルは、ヒステリシス損が中程度しかない。VitroVacのヒステリシス損はさらに低く、ナノ結晶金属は上記に挙げた材料の中でヒステリシスが最も低く、従って本発明の好ましい実施形態として選択される材料とすることができる。Vakuumschmelze社からは、これらの材料は、厚みが25μmから50μm、最大で数百μmの金属シートとして市販されている。
効果的なことに、それ自体が構成要素即ちインダクタの一部として使用される基板2内に巻線が埋め込まれるので、インダクタの全構造高さ14は、従来のSMT部品に比べて大幅に低くされ得る。例えば、1ミリメートル未満の全構成高さ14が実現される。さらに低い200μm未満の全構造高さも実現可能である。
本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、図1に示されるインダクタは、例えば従来の10μHのSMTインダクタと同じ長さ及び幅を有する。従って、本発明のこの例示的な実施形態による集積されたインダクタは、同一面積のSMTインダクタと置き換えるために即座に使用され得る。上述のように、コア・シート4の厚みは0.025mmという薄さでよいので、全厚みは、200μm以下に薄くされ得る。
さらに、図1から理解され得るように、銅層として実現されることが好ましい2つのインダクタ層6及び8が設けられる。
巻線6、8に使用され得る巻線配置については、図2及び3に示され、以下に説明される。
図1内の参照符号10は、相互接続に使用され得る銅トラックを示す。
基板2の厚み、即ち基板2の両面上に積層される金属シート4の間隔は、インダクタの動作中に磁路内に生じる磁路内の空隙として金属シート間の距離が見なされ得るように選択されてもよい。従って、こうしたインダクタの「空隙」即ち金属シート4間の距離が過大にならないようにする、例えばフレックス・フォイルなどの薄型基板が使用されることが好ましい。
本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、基板2がフレックス・フォイルなどのフレキシブル基板であるので、また金属シート4が使用されそれが当技術分野で知られる焼結フェライトではないので、屈曲可能なフレキシブル・インダクタが形成され得る。この可撓性は、磁気コア即ち金属シート4の厚みを非常に薄くすることによってさらに向上される。従って、効果的なことに、本発明のこの例示的な実施形態の一態様によるフレキシブル・インダクタは、例えば、衣類、医療用電子機器、例えば自動車用フレキシブル表示装置又は屈曲可能な照明器具などでの様々な電子機器に使用され得る。さらに、一体化された巻線及びフレキシブル磁気コアを有するかかるフレックス・フォイルは、携帯電話のディスプレイ回路に対して特に効果的なものとなり得る。
図1内の参照符号12は、上側金属シート4内のスリットを示す。本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、これらのスリット12は、インダクタのコアを形成する両金属シート4内に設けられる。しかし、これらのスリット12を、インダクタの一方の金属シート4内にのみ設けることも可能である。
スリット12は、そのシートの材料が高導電性であるという高透磁率金属シート4の潜在的な欠点を克服するために設けられる。この高導電性はシート4内に大きな渦電流の誘導をもたらすことがある。こうした渦電流は望ましくない損失をもたらすことがあり、インダクタの誘導特性を悪化させることもある。
本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、こうした渦電流の流れは、金属製磁気コア即ち金属シート4内にスリット12を導入することによって防止又は低減される。
スリット12は、インダクタの動作中に生じる渦電流の流れ方向と垂直に、即ち渦電流の流れの低減を防止するように配置されてもよい。低減された渦電流は、インダクタの動作中にインダクタ内の磁界と垂直方向に流れる。従って、スリット12が磁束方向とほぼ平行する方向に配置されることが好ましい。これにより、渦電流は最小に抑えられることができ、スリット12は、インダクタの動作中にコア内に生じる磁束にごく限られた影響しか及ぼさない。図1に示されるような円形インダクタではコア内の磁束は半径方向に向けられる。このため、図1に示されるように、半径方向に配置される。
スリットの幅は技術的にできるだけ小さくすべきである。一評価としては、高周波電流が導体の表面又は縁部に流れる傾向があることを表す侵入長よりも残りのコア・セグメントの幅は小さくすべきである。最小幅は技術的な制約によっても限定されるので、図1に示されているような層状のものは、スリットの数が磁気コアの外側に即ち磁気シート4の外側に放射状に増加していると好ましいと思われる。
上述のように、金属シート4はフレックス・フォイルなどの基板2に積層されてもよい。この積層は、銅層の積層2、例えばフレックス・フォイルと同じように行われてもよい。金属シートのフレックス・フォイルの表面への接着性を向上させるために、金属シートは、例えば、それぞれの表面上にシリカで被覆され、基板2に積層されてもよい。
これらのインダクタの上述の用途を除けば、こうしたインダクタが10MHz未満のより低周波の用途に効果的となり得るので、これらのインダクタの好ましい用途は、電力変換装置と思われる。
図2及び3は、図1に示されるインダクタの巻線6、8(即ち銅層6、8)に使用され得る場合の、本発明の例示的な実施形態による巻線配置の平面図である。図2及び3から理解され得るように、巻線は、らせん形状を有することができる。図2及び3の巻線方向を比較すると、本発明のこの例示的な実施形態の一態様により、両層の巻線方向が互いに逆であることが分かる。即ち、図2では巻線方向は時計回りであり、図3では巻線方向は反時計回りである。
図2及び3に示された巻線配置は、トラック幅80μm及びトラック間隔80μmを有する標準的な大きさの2つの銅層で実現される10μHインダクタを形成するために使用されてもよい。図1に示されるように、図2及び3に示される2つの渦巻線は、基板2内に互いに上方に配置される。この2つの巻線は、接点16と接点18との間でビアによって互いに相互接続される。このような巻線配置は、例えば、携帯電話のディスプレイ回路内での使用に特に効果的となり得る。渦巻線の外側の接点16及び18は、例えば図1の2つの銅トラック10のようなさらなる相互接続に使用されてもよい。
巻線配置は、例えば湿式化学エッチング、写真プロセス、適切な製造工程などによって銅層内に実現されるので、複合巻線配置例えば変圧器が得られる。さらに、図2及び3に示されるように、例えばビアを用いて中間接続が実現されてもよい。これにより、複合巻線を有するただ1つの構成要素が複数の単純なインダクタの代わりに使用される回路構成が可能となり、それによって部品数を効果的に削減し回路寸法を効果的に縮小することができる。
図4は、スリット22を含む円形金属シート20と渦巻線である下にある巻線24との平面図である。シート20は基板26上に配置され、巻線24は基板26の中に埋め込まれる。
図4から理解され得るように、スリットは金属シート20の外側へ放射状に延びるように配置される。さらに、スリットの数は、スリット20が様々な長さを有するように、磁気コア即ち金属シート20の外側に放射状に増加する。
インダクタの動作中に生じる渦電流の方向と垂直になるようにスリット20が配置される。誘導される渦電流は磁界と垂直方向に流れるので、図4に示されるように、円形金属シート20を有する円形インダクタ内で半径方向に向けられる磁束方向と好ましくはほぼ平行にスリット22は配置されるべきである。
図5は、本発明によるインダクタの第2の例示的な実施形態の様々な製造状態の断面図である。
図5に示される上方の製造状態は、基板28、即ち銅巻線30を有するフレックス・フォイルを示す。第2の状態は、銅巻線を有するフレックス・フォイルの上に積層された2枚の高透磁率金属シート32を示す。図5内の参照符号34は、銅巻線30を有するフレックス・フォイル28と高透磁率金属シート32との間にそれぞれ挟まれた接着剤及び絶縁材料を示す。
図5に示される第3の製造状態は、高透磁率金属シート32が構造化磁気コア36を形成するように構造化された、本発明の第2の例示的な実施形態による最終インダクタを示す。
図5の第1の状態に示される銅巻線30を有するフレックス・フォイルは、既知の方法で、例えば、フレックス・フォイルに銅巻線30を形成する銅トラックを積層することによって製造されてもよい。しかし、銅巻線は、写真プロセス及びエッチングによって形成されてもよい。
次に、第2の製造状態を形成するためには、例えばミューメタル、ナノ結晶金属又はアモルファス金属でできた高透磁率金属シートが、銅巻線30を有するフレックス・フォイル20のいずれかの面に積層されてもよい。好ましくは、図4に示されるように、積層により、接着剤及び/又は絶縁材料が高透磁率金属シート32と銅巻線30との間に挟まれるようにする。
高透磁率金属シートを構造化して構造化磁気コア36を形成するためには、量産に適した湿式化学エッチングが行われてもよい。新金属の場合も、銅層の場合と同じ湿式エッチングが行われてもよい。具体的には、同じ写真プロセス及び同じ溶剤が使用されてもよい。
湿式化学エッチングの代わりに切断によって高透磁率金属シート32の構造化が行われてもよい。構造化磁気コア36を形成するための高透磁率金属シート32の構造化はスリットの形成を含む。
図6は、本発明によるインダクタの第3の例示的な実施形態の製造状態の断面図である。図6には、図5と同じ又は図5に対応する構成要素を示すために、同じ参照符号が使用されている。
図6から理解され得るように、図6に示される第1の製造状態は、図6において、図5に示された最終製造状態の上にさらなる高透磁率金属シート40が接着剤及び積層用材料38を用いて積層されていること以外は、図5に示された最終製造状態に対応している。次に、図6に示される第2の製造状態では、さらなる高透磁率金属シート40は、例えば湿式化学エッチングによって構造化されて、構造化コア42が形成された。この第2の製造状態から理解され得るように、2層コア36及び42を有するインダクタが形成される。
もう1枚のさらなる高透磁率金属シートを追加し、このさらなる高透磁率金属シートを構造化することによって、別の構造化コア44がインダクタに追加されることができ、従って多層コアが形成される。
このような多層コアは、コア内により高い磁束を有する導体が必要とされる用途に特に効果的である。表皮効果により、コア内の高磁束の流れがコア層の表面にのみ生じ、そして、コアの内側が無磁界になり従って使用されなくなるので、磁気コアの厚みを単に厚くするだけではコア内に高磁束は実現されないかもしれない。薄い絶縁された高透磁率シート層をいくつか積み重ねたものを使用すると、この表皮効果により、コア内の磁束を著しく増大させることができる。
図5及び6から理解され得るように、かかる多層インダクタの製造は、さらなる除去工程及び構造化工程が実施されなければならないことを除けば、図5に示された最終製造状態に示されているより単純な単一層インダクタの製造と同様である。
或いは、図6によって示された製造方法について、全ての層が1つの工程でエッチングされてもよい。しかし、高透磁率金属シート層をエッチングするために使用されるものと同じエッチング溶剤を用いて構造化され得る層間に絶縁接着剤が供給されなければならない。
図7は、本発明の第4の例示的な実施形態によるインダクタの断面図である。図7から理解され得るように、インダクタの磁気コアを形成するように構造化高透磁率金属シート層54が積層されている巻線層52が基板50上に配置される。図7の側断面図から理解され得るように、コア即ち構造化高透磁率金属シート層54にはスリット56が設けられる。本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、これらのスリット56はコア内に生じる磁束方向に垂直である。効果的なことに、本発明のこの例示的な実施形態により、これらのスリット56は、磁束を少なくすることができ、インダクタの誘導性を低下させることもできる。これは、インダクタが飽和するのを防止する必要があるかもしれない特定の巻線配置に効果的である。
図8は、本発明によるインダクタの第5の例示的な実施形態の断面図である。図8から理解され得るように、このインダクタは、基板62上に設けられた2つの巻線層60のそれぞれの面上に3つのコア層58を備える多層インダクタである。図8から理解され得るように、コア層58にはスリット64が設けられる。
いくつかのケースでは、最も内側のコア層58、即ち巻線層60に近いコア層58内に磁束が集中すると考えられる。これは、これらの内側層58が外側層に対して遮蔽効果を有することがあるので起こり得る。これは、特に、コア層58間に施される絶縁が厚すぎる時に起こり得る。
本発明のこの例示的な実施形態の一態様によれば、磁束方向に垂直なスリット64が、コア層58内に形成される。これにより、磁束は他のさらに外側の層の中にも流れるようになり、それによって層全体の磁束分布が改善され得る。効果的なことに、均一な磁束密度が実現され得る。この均一性をさらに向上させるためには、スリットの幅が様々なコア層58内で異なっていてもよい。具体的には、内側層58内のスリットの幅は外側層58内のスリット64のスリット幅よりも大きくてもよい。
図9及び10は、インダクタの巻線(図9)及び構造化フレキシブル・コア(図10)のサンプルを示す。図9に示される銅巻線を有するフレックス・フォイルは標準的なフレックス・フォイルの工程に従って製造された。コア(図10)は、レーザ切断によって25μm高透磁率金属箔VitroVacで作製された。次いで、コア・シートは、セロハン接着テープを用いて人手によりフレックス・フォイルに貼り付けられた。
図11は、渦巻線及びそれに積層される構造化コアを含んでいるフレックス・フォイル基板の写真である。図1から理解され得るように、本発明によるインダクタの可撓性は相当重要である。
本発明の第1の例示的な実施形態によるインダクタの断面図である。 図1のインダクタ内で使用され得る巻線配置の例示的な実施形態を示す図である。 図1のインダクタ内で使用され得る巻線配置のもう1つの例示的な実施形態を示す図である。 本発明の例示的な実施形態による、磁気コア層即ち放射状スリットを有する金属シートと上部銅層内の下にある巻線との例示的な実施形態の平面図である。 本発明によるインダクタの第2の例示的な実施形態の様々な製造状態の断面図である。 本発明によるインダクタの第3の例示的な実施形態の製造状態の断面図である。 本発明によるインダクタの第4の例示的な実施形態の断面図である。 本発明によるインダクタの第5の例示的な実施形態の断面図である。 例えば図1、5、6、7及び8のインダクタに使用され得る、本発明の例示的な実施形態による巻線を有するフレックス・フォイルを示す。 図1、5、6、7及び8に示されるインダクタのコアとして使用され得る円形金属シートを示す。 本発明の例示的な実施形態によるフレキシブル基板上に配置された図9の巻線を有するフレックス・フォイルと図10のフレックス・インダクタ(flex inductor)とを示す。

Claims (14)

  1. 第1の面及び第2の面を有する基板と、
    巻線と、
    コアとを備えるインダクタであって、
    前記巻線が前記基板に埋め込まれ、
    前記巻線が第1の金属シート及び第2の金属シートによって少なくとも部分的に覆われるように、前記コアが、前記基板の前記第1の面上に配置される前記第1の金属シートと、前記基板の前記第2の面上に配置される前記第2の金属シートとを備え、
    前記第1及び第2の金属シートが軟磁性であるインダクタ。
  2. 前記巻線が前記基板内の構造化銅層である、請求項1に記載のインダクタ。
  3. 前記第1及び第2の金属シートが高透磁率金属シートであり、
    前記第1及び第2の金属シートが前記基板の前記第1及び第2の面に積層される、請求項1に記載のインダクタ。
  4. 前記第1及び第2の金属シートが、ミューメタル、アモルファス金属及びナノ結晶金属からなる群から選択された少なくとも1つの材料でできている、請求項1に記載のインダクタ。
  5. 前記基板の厚み及びそれによる前記第1及び第2の金属シートの間隔が前記コアの磁路内の空隙と見なされることができる、請求項1に記載のインダクタ。
  6. 前記基板が可撓性である、請求項1に記載のインダクタ。
  7. 前記第1及び第2の金属シートが複数の第1のスリットを有し、
    前記インダクタの動作中に前記第1及び第2の金属シート内に生じる渦電流を低減するために、前記渦電流の流れとほぼ垂直方向に前記複数の第1のスリットが配置される、請求項1に記載のインダクタ。
  8. 前記巻線の銅構造がらせん形状を有し、
    前記第1及び第2の金属シートが円形であり、
    前記第1及び第2の金属シート内の前記複数の第1のスリットの数が放射状に増加する、請求項7に記載のインダクタ。
  9. 前記第1及び第2の金属シートが複数の第2のスリットを有し、
    前記インダクタの動作中に前記第1及び第2の金属シート内に生じる磁束の方向に前記複数の第2のスリットが垂直である、請求項1に記載のインダクタ。
  10. 複数の第1及び第2の金属シートが配置され、
    前記複数の第1の金属シートが上下に配置され、
    前記複数の第2の金属シートが上下にある、請求項1に記載のインダクタ。
  11. 前記複数の第1及び第2の金属シートに複数の第3のスリットが設けられ、
    前記インダクタの動作中に前記複数の第1及び第2の金属シート内に生じる磁束の方向に前記複数の第3のスリットが垂直であり、
    前記第1及び第2の金属シートのうちの内側金属シートが第1の幅を有する複数の第3のスリットを有し、前記第1及び第2の金属シートのうちの外側金属シートが第2の幅を有する複数のスリットを有し、
    前記第1の幅が前記第2の幅よりも大きい、請求項10に記載のインダクタ。
  12. インダクタを製造する方法であって、
    巻線が埋め込まれている、第1の面及び第2の面を有する基板を設ける工程と、
    第1の金属シート及び第2の金属シートによって少なくとも部分的に前記巻線が覆われ、それによってコアを形成するように、前記基板の前記第1の面上に前記第1の金属シートを積層し、前記基板の前記第2の面上に前記第2の金属シートを積層する工程とを備え、
    前記第1及び第2の金属シートが軟磁性である方法。
  13. 前記基板内に前記巻線を形成するために銅層を構造化する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1及び第2の金属シート内に複数の第1のスリットを設ける工程をさらに含み、前記複数の第1のスリットが湿式化学エッチング又はレーザ切断によって形成される、請求項12に記載の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009170627A (ja) * 2008-01-16 2009-07-30 Ricoh Elemex Corp 非接触授受装置
KR101625971B1 (ko) * 2015-05-11 2016-06-01 주식회사 디팜스 플렉시블 인덕터 및 그 제조방법
WO2018163878A1 (ja) * 2017-03-08 2018-09-13 住友電工プリントサーキット株式会社 フレキシブルプリント配線板
JP2018534773A (ja) * 2015-10-16 2018-11-22 モダ−イノチップス シーオー エルティディー パワーインダクター

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4965116B2 (ja) * 2005-12-07 2012-07-04 スミダコーポレーション株式会社 可撓性コイル
EP1887839A3 (en) * 2006-08-09 2011-01-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Current sensing transformer, method of manufacturing current sensing transformer, lamp power supply having the current sensing transformer, and liquid crystal display having the lamp power supply
US9589716B2 (en) 2006-09-12 2017-03-07 Cooper Technologies Company Laminated magnetic component and manufacture with soft magnetic powder polymer composite sheets
US7791445B2 (en) 2006-09-12 2010-09-07 Cooper Technologies Company Low profile layered coil and cores for magnetic components
US8466764B2 (en) 2006-09-12 2013-06-18 Cooper Technologies Company Low profile layered coil and cores for magnetic components
US8378777B2 (en) * 2008-07-29 2013-02-19 Cooper Technologies Company Magnetic electrical device
US8941457B2 (en) 2006-09-12 2015-01-27 Cooper Technologies Company Miniature power inductor and methods of manufacture
US8072773B2 (en) 2008-04-04 2011-12-06 John Mruz Ultra-wideband assembly system and method
EP2433347B1 (en) 2009-05-20 2013-10-23 Koninklijke Philips N.V. Electronic device having an inductive receiver coil with ultra-thin shielding layer and method
US8692639B2 (en) * 2009-08-25 2014-04-08 Access Business Group International Llc Flux concentrator and method of making a magnetic flux concentrator
DE102011112826B4 (de) * 2011-05-23 2020-06-18 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Sensor und Verfahren zur Herstellung des Sensors
ITMI20111036A1 (it) * 2011-06-09 2012-12-10 F & B Internat S R L Induttore di campo magnetico
TWI433625B (zh) 2011-07-04 2014-04-01 Ind Tech Res Inst 軟性電子元件的製法
KR101983136B1 (ko) 2012-12-28 2019-09-10 삼성전기주식회사 파워 인덕터 및 그 제조방법
DE102013205655A1 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Mehrlagiges induktives passives Bauelement und Folienkörper zu dessen Herstellung
EP3025429A1 (en) 2013-07-26 2016-06-01 Koninklijke Philips N.V. Picking-up signals in electrically contactless manners
US9799448B2 (en) * 2013-10-03 2017-10-24 Power Gold LLC Inductor, transformer, and method
WO2016118488A2 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Otis Elevator Company Plate cut linear motor coil for elevator system
KR101681405B1 (ko) * 2015-03-18 2016-11-30 삼성전기주식회사 파워 인덕터
US10673269B2 (en) * 2015-07-20 2020-06-02 Amosense Co., Ltd. Magnetic field shielding unit
CN105185907A (zh) * 2015-09-01 2015-12-23 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种高密度电感的制造方法
CN105185906A (zh) * 2015-09-01 2015-12-23 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种高密度电感的制造方法
US9685880B2 (en) 2015-09-28 2017-06-20 Apple Inc. Power converters
JP2019537258A (ja) 2016-10-28 2019-12-19 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh インダクタ及びインダクタを製造するための方法
US11049639B2 (en) 2017-02-13 2021-06-29 Analog Devices, Inc. Coupled coils with lower far field radiation and higher noise immunity
US11239019B2 (en) 2017-03-23 2022-02-01 Tdk Corporation Coil component and method of manufacturing coil component
CN110800189A (zh) * 2017-07-06 2020-02-14 住友电工印刷电路株式会社 柔性印刷布线板
EP3692621B1 (en) * 2017-10-03 2023-12-06 Powermat Technologies Ltd. Wireless power receiver having transfer optimization and method thereof
JP7062914B2 (ja) * 2017-10-16 2022-05-09 Tdk株式会社 コイル部品
US11605492B2 (en) * 2017-11-13 2023-03-14 Tdk Corporation Coil component
US11383487B2 (en) * 2018-01-23 2022-07-12 Tokin Corporation Laminated substrate and manufacturing method of the same
CN110853904B (zh) * 2018-07-27 2022-05-17 昆山同凯电子有限公司 一种新型的绕线磁屏蔽电感器及其生产方法
JP7496666B2 (ja) * 2018-10-31 2024-06-07 Tdk株式会社 コイル部品
CN111508680A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 擎声自动化科技(上海)有限公司 功率线圈及其加工方法
WO2022020984A1 (zh) * 2020-07-27 2022-02-03 华为技术有限公司 电感器件及电子设备
US20230116340A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-13 Wits Co., Ltd. Method of manufacturing wireless charging coil module coated with magnetic material on surface of coil

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08273934A (ja) * 1995-04-03 1996-10-18 Murata Mfg Co Ltd コイル部品
WO1998050956A1 (en) * 1997-05-02 1998-11-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Patterned ground shields for integrated circuit inductors
JPH11273951A (ja) * 1997-12-18 1999-10-08 Natl Univ Of Ireland Cork 磁気部品及びその製造方法
JP2000260939A (ja) * 1999-03-12 2000-09-22 Nec Corp 高周波回路装置
JP2003203813A (ja) * 2001-08-29 2003-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁性素子およびその製造方法、並びにそれを備えた電源モジュール

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5154221A (ja) 1974-11-08 1976-05-13 Hitachi Ltd Hakumakutoransu
US4692604A (en) 1984-10-25 1987-09-08 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Flexible inductor
JPS621552A (ja) * 1985-06-28 1987-01-07 Toshiba Corp 記録ヘツドの製造方法
JPH0983104A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Murata Mfg Co Ltd コイル内蔵回路基板
JPH1055916A (ja) * 1996-08-08 1998-02-24 Kiyoto Yamazawa 薄型磁気素子およびトランス
JPH10223447A (ja) 1997-02-04 1998-08-21 Mitsubishi Electric Corp 有心シート、これを用いたシートコイル、及びこのシートコイルを用いた電気機器
JPH1167541A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Toshiba Corp インダクタ装置
DE10122393A1 (de) * 2001-05-09 2002-11-14 Philips Corp Intellectual Pty Flexible Leiterfolie mit einer elektronischen Schaltung
US6763575B2 (en) 2001-06-11 2004-07-20 Oak-Mitsui Inc. Printed circuit boards having integrated inductor cores
DE10139707A1 (de) * 2001-08-11 2003-02-20 Philips Corp Intellectual Pty Leiterplatte
US6768409B2 (en) 2001-08-29 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic device, method for manufacturing the same, and power supply module equipped with the same
JP3724405B2 (ja) * 2001-10-23 2005-12-07 株式会社村田製作所 コモンモードチョークコイル
JP2003229311A (ja) * 2002-01-31 2003-08-15 Tdk Corp コイル封入圧粉磁芯およびその製造方法、コイルおよびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08273934A (ja) * 1995-04-03 1996-10-18 Murata Mfg Co Ltd コイル部品
WO1998050956A1 (en) * 1997-05-02 1998-11-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Patterned ground shields for integrated circuit inductors
JPH11273951A (ja) * 1997-12-18 1999-10-08 Natl Univ Of Ireland Cork 磁気部品及びその製造方法
JP2000260939A (ja) * 1999-03-12 2000-09-22 Nec Corp 高周波回路装置
JP2003203813A (ja) * 2001-08-29 2003-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁性素子およびその製造方法、並びにそれを備えた電源モジュール

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009170627A (ja) * 2008-01-16 2009-07-30 Ricoh Elemex Corp 非接触授受装置
KR101625971B1 (ko) * 2015-05-11 2016-06-01 주식회사 디팜스 플렉시블 인덕터 및 그 제조방법
JP2018534773A (ja) * 2015-10-16 2018-11-22 モダ−イノチップス シーオー エルティディー パワーインダクター
US10943722B2 (en) 2015-10-16 2021-03-09 Moda-Innochips Co., Ltd. Power inductor
JP2021073710A (ja) * 2015-10-16 2021-05-13 モダ−イノチップス シーオー エルティディー パワーインダクター
JP7177190B2 (ja) 2015-10-16 2022-11-22 モダ-イノチップス シーオー エルティディー パワーインダクター
WO2018163878A1 (ja) * 2017-03-08 2018-09-13 住友電工プリントサーキット株式会社 フレキシブルプリント配線板
JPWO2018163878A1 (ja) * 2017-03-08 2020-01-09 住友電工プリントサーキット株式会社 フレキシブルプリント配線板
US11324120B2 (en) 2017-03-08 2022-05-03 Sumitomo Electric Printed Circuits, Inc. Flexible printed circuit board
JP7063443B2 (ja) 2017-03-08 2022-05-09 住友電工プリントサーキット株式会社 フレキシブルプリント配線板

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