TWM512796U

TWM512796U - 磁芯電感器的預形體

Info

Publication number: TWM512796U
Application number: TW104210223U
Authority: TW
Inventors: Min-Ho Hsiao; Pang-Yen Lee; Yen-Hao Tseng
Original assignee: Wafer Mems Co Ltd
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2015-11-21
Also published as: CN204884759U

Description

磁芯電感器的預形體

本新型是有關於一種預形體(preform)，特別是指一種磁芯電感器的預形體。

目前市面上的磁芯電感器，主要可分為薄膜式(thin film)、積層式(multilayer)及繞線式(wire wound)。如台灣第TW 201440090 A早期公開號發明專利案(以下稱前案1)所公開的一種積層式磁芯電感器1(magnetic-core inductor，見圖1)及其製造方法(見圖2至圖7)。

該積層式磁芯電感器1的製造方法，包含以下步驟：(A)由下而上依序積層壓接一第一電路陶瓷母片110、一第二電路陶瓷母片120、一第三電路陶瓷母片130，及一第四電路陶瓷母片140(如圖2所示)；(B)令一表面塗佈有一焊墊電極(bonding pad)1501陣列的載膜150，面向該第一電路陶瓷母片110的一第一預定電路圖案1120陣列設置(如圖3所示)；(C)將該焊墊電極1501陣列轉印至該第一電路陶瓷母片110上的第一預定電路圖案1120陣列從而構成一第一電路圖案112陣列(如圖4所示)；(D)剝離該載膜150(如圖5所示)；(E)燒結該等電路陶瓷母片110、120、130、140以構成一集合基板100(如圖6所示)；及(F)以一刻劃具160對該集合基板100施予刻劃，令該集合基板100被分割成多數個積層體10，且令集合基板100內的第一電路圖案112陣列被分割成多數個第一電路圖案112並構成如圖1所示的積層式磁芯電感器1。

如圖1所示，經該步驟(F)所刻劃出的該積層式磁芯電感器1由下而上依序包含：一第一電路陶瓷片11、一第二電路陶瓷片12、一第三電路陶瓷片13，及一第四電路陶瓷片14。該第一電路陶瓷片11具有一非磁性體111，及該配置於該第一電路陶瓷片11之非磁性體111中的第一電路圖案112。該第二電路陶瓷片12與該第三電路陶瓷片13分別具有一磁性體121、131，及一分別配置於其磁性體121、131中的第二電路圖案122與第三電路圖案132。該第四電路陶瓷片14具有一非磁性體141，及一配置於該第四電路陶瓷片14之非磁性體141中的第四電路圖案142。

該積層式磁芯電感器1是利用該等電路陶瓷片11、12、13、14的電路圖案112、122、132、142以共同構成一內繞式的線圈，並配合該等磁性體121、131以形成該積層式磁芯電感器1的一磁芯。然而，詳細地來說，於執行該步驟(A)之前，是依序對多數陶瓷母片(圖未示)貫孔以於各陶瓷母片形成多數通孔、於各通孔內填置導電糊以形成多數導通導體，以及在各陶瓷母片上塗置導電糊以形成各電路圖案112、122、132、142等多道程序，才可製得各電路陶瓷母片110、120、130、140。此外，在執行完該步驟(E)的燒結處理與該步驟(F)之刻畫後才可取得各積層式磁芯電感器1之積層體10的外觀面。就製程面來說，前案1的程序相當繁瑣，使製造成本提升。另外，因為積層體10是經堆疊燒結該等電路陶瓷母片110、120、130、140並施予刻劃後所取得，使該積層式磁芯電感器1體積也隨之提高，而不利於安排至電路板上的布局。

經上述說明可知，簡化磁芯電感器之外觀面的製作方法以降低製作成本，是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題。

因此，本新型之目的，即在提供一種磁芯電感器的預形體。

於是，本新型磁芯電感器的預形體，是連接於一磁性基板的一基座，該基座具有一輪廓面，且該基座之輪廓面包括相反設置的一第一側緣及一第二側緣。該磁芯電感器的預形體包含：一主體部與至少一連接部。

該主體部具有一輪廓面，該主體部之輪廓面包括相反設置的一第一側緣及一第二側緣。該連接部具有一輪廓面，該連接部的輪廓面包括相反設置的一第一端與一第二端。該連接部的第一端是連接於該基座的第二側緣，且是自該基座的第二側緣朝該主體部的第一側緣的一第一方向延伸，以使該連接部的第二端連接於該主體部的第一側緣，並令該連接部的輪廓面銜接於該主體部的輪廓面與該基座的輪廓面。在本新型中，該主體部與該連接部是由一相同於該磁性基板的材質所構成，且該主體部與該連接部為一體者(unity)。

本新型之功效在於，藉由該磁芯電感器的預形體預先成形於該磁性基板，無須機械刻畫，並利用該等連接部連接於各基座，使各主體部便於被折斷，因而有利於量產化且製程簡化。另外，相較多層陶瓷母片燒結，該磁芯電感器的預形體為一體結構，因而具有較高的結構強度。

2‧‧‧磁芯電感器的預形體

20‧‧‧磁性基板

200‧‧‧基座

201‧‧‧上表面

2011‧‧‧部分區域

2012‧‧‧剩餘區域

202‧‧‧下表面

203‧‧‧輪廓面

204‧‧‧第一側緣

205‧‧‧第二側緣

21‧‧‧主體部

210‧‧‧輪廓面

211‧‧‧第一側緣

212‧‧‧第二側緣

213‧‧‧溝槽

214‧‧‧穿孔

22‧‧‧連接部

220‧‧‧輪廓面

221‧‧‧第一端

222‧‧‧第二端

2221‧‧‧凹槽

3‧‧‧光阻層

31‧‧‧預定圖案

310‧‧‧外觀形狀

311‧‧‧基座部

312‧‧‧橋接部

3121‧‧‧缺口

313‧‧‧本體部

4‧‧‧模具

41‧‧‧模穴

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體分解圖，說明由台灣第TW 201440090 A早期公開號發明專利案所公開的一種積層式磁芯電感器；圖2是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(A)；圖3是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(B)；圖4是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(C)；圖5是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(D)；圖6是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(E)；圖7是一截面圖，說明該積層式磁芯電感器的製造方法的一步驟(F)；圖8是一俯視示意圖，說明本新型磁芯電感器的預形體的一第一實施例；圖9是一俯視示意圖，說明本新型磁芯電感器的預形體的一第二實施例；圖10是一俯視示意圖，說明該第二實施例之磁芯電感器的預形體之一主體部形成有複數溝槽的一態樣；圖11是一俯視示意圖，說明該第二實施例之磁芯電感器的預形體之主體部形成有複數穿孔的另一態樣；圖12是一俯視示意圖，說明本新型磁芯電感器的預形體的一第三實施例；圖13是一沿圖12的直線XⅢ-XⅢ所取得的剖視示意圖；圖14是一俯視示意圖，說明本新型磁芯電感器的預形體之第一量產方法之一步驟(a1)；圖15是一沿圖14的直線XV-XV所取得的剖視示意圖；圖16是一俯視示意圖，說明該第一量產方法的一步驟(b1)；圖17是一沿圖16的直線XVⅡ-XVⅡ所取得的剖視示意圖；圖18是一俯視示意圖，說明該第一量產方法的一步驟(c1)；圖19是一俯視示意圖，說明該第一量產方法的一步驟(d1)；圖20是一立體示意圖，說明本新型磁芯電感器的預形體之第二量產方法之一步驟(a2)的一模具；圖21是一剖視示意圖，說明該第二量產方法的該步驟(a2)；圖22是一剖視示意圖，說明該第二量產方法之一步驟(b2)。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖8，本新型磁芯電感器的預形體2的一第一實施例，是連接於一磁性基板20的一基座200，該基座200具有一輪廓面203，且該基座200之輪廓面203包括相反設置的一第一側緣204及一第二側緣205。該磁芯電感器的預形體2包含一主體部21與兩個連接部22。

該主體部21具有一輪廓面210，該主體部21之輪廓面210包括相反設置的一第一側緣211及一第二側緣212。

各連接部22具有一輪廓面220，各連接部22的輪廓面220包括相反設置的一第一端221與一第二端222。如圖8所示，各連接部22的第一端221是連接於該基座200的第二側緣205，且是自該基座200的第二側緣204朝該主體部21的第一側緣211的一第一方向X延伸，以使各連接部22的第二端222連接於該主體部21的第一側緣211，並令各連接部22的輪廓面220銜接於該主體部21的輪廓面210與該基座200的輪廓面203。該等連接部22是沿一與該第一方向X夾一預定角度的第二方向Y彼此間隔設置。在本新型該第一實施例中，該預定角度是以90度為例作說明，但不以此為限。

更具體地來說，在本新型該第一實施例中，該基座200的輪廓面203是由如圖8所示之該基座200的一頂面區、一底面區、一左側面區、一右側面區、一前面區與一背面區所共同定義而成；該主體部21的輪廓面210是由如圖8所示之該主體部21的一頂面區、一底面區、一左側面區、一右側面區、一前面區與一背面區所共同定義而成；各連接部22的輪廓面220是由如圖8所示之各連接部22的一頂面區、一底面區、一前面區與一背面區所共同定義而成；此外，該主體部21與該連接部22是由一相同於該磁性基板20的材質所構成。較佳地，該材質是選自一如鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)之磁性金屬，或一磁性陶瓷，如具有反尖晶石結構(inverse spinel structure)的鐵氧磁體(ferrite；Fe₃ O₄ )。經前述說明可知，本新型該第一實施例之各連接部22的輪廓面220可銜接該基座200的輪廓面203與該主體部21的輪廓面210；此外，基於該主體部21與該等連接部22是由相同於該磁性基板20的材質所構成，且該主體部21與該等連接部22為一體者，以致該預形體2之主體部21的整體結構強度高，不像圖1所示之積層式磁芯電感器1般，於該等電路陶瓷片11、12、13、14相鄰界面間存在有強度不足的問題。

整合本新型該第一實施例上述詳細說明，簡單地來說，本新型於上面所述之一體者，是被定義為一體結構。此外，所謂的一體結構，是指該主體部21是經由噴砂、蝕刻或沖壓一塊材(bulk matter)所成形取得，以致於該主體部21結構強度高，且內部不存在有層間剝離的問題。該塊材可以是一板狀的塊材，如，鐵氧磁體基板(ferrite wafer)或鎳基板。

此處須補充說明的是，本新型磁芯電感器的預形體2主要是透過微機電系統(MEMS)的製程來量產化。關於本新型磁芯電感器的預形體2的相關量產方法，則容後說明。進一步地來說，本新型磁芯電感器的預形體2也同樣可透過MEMS製程以簡易地於預形體2的主體部21上製作出磁芯電感器所需的線路。

參閱圖9，本新型磁芯電感器的預形體2的一第二實施例，大致相同於該第一實施例，其不同之處在於各連接部22的一寬度是沿該第一方向X遞減。本新型該第二實施例之預形體2中的各連接部22寬度沿該第一方向X遞減的目的，是配合本新型磁芯電感器的預形體2的量產方法，其詳細目的與用途則容後說明。

參閱圖10與圖11，為了於該主體部21上進行特殊線路布局以構成電感元件，該預形體2還能透過MEMS製程在該主體部21上形成複數自該主體部21之輪廓面210的頂面區延伸至其底面區的溝槽213(如圖10示)，或是複數貫穿該主體部21之輪廓面210的頂面區與底面區的穿孔 214(如圖11所示)。但此處需補充說明的是，當構成該磁性基板20之材質是選自該磁性金屬，且欲透過MEMS製程在該預形體2之主體部21的該等溝槽213或該等穿孔214上完成繞線線路時，則需在完成繞線線路前鍍覆上一絕緣層(insulator)以防止短路問題產生。具體地說，該預形體2之主體部21在透過MEMS製程來完成繞線線路後，則可做為一磁芯電感器。

參閱圖12與圖13，本新型磁芯電感器的預形體的一第三實施例，大致相同於該第二實施例，其不同之處在於各連接部22的第二端222具有至少一凹槽2221。各連接部22的凹槽2221是自各連接部22之輪廓面220的頂面區及其底面區兩者其中之一者向其頂面區及其底面區兩者其中另一者延伸，且是自各連接部22之輪廓面220之背面區沿該第二方向Y凹陷。在本新型該第三實施例中，各連接部22的凹槽2221數量是兩個，各連接部22之該兩凹槽2221之其中一者(見顯示於圖13之上方凹槽2221)是自其輪廓面220之頂面區朝其底面區延伸，且各連接部22的該兩凹槽2221之其中另一者(見顯示於圖13之下方凹槽2221)則是自其輪廓面220的底面區朝其頂面區延伸。

此處值得補充說明的是，於圖12中所顯示的各凹槽2221是沿該第二方向Y凹陷以貫穿各連接部22之輪廓面220的前面區與背面區，但該等凹槽2221並不限於圖12所示的態樣，各凹槽2221也可以是未貫穿各連接部22之輪廓面220的前面區與背面區。各凹槽2221的目的是配合本新型磁芯電感器的預形體2的量產方法，因此，各凹槽2221的詳細目的與用途，亦容後說明。

參閱圖14至圖17，本新型磁芯電感器的預形體之一第一量產方法是以MEMS製程來實施，其依序包含一步驟(a1)與一步驟(b1)。

參閱圖14與圖15，該步驟(a1)是於該磁性基板20的一上表面201與一下表面202上各形成一具有一預定圖案31的光阻層3。各預定圖案31具有一覆蓋該磁性基板20之上表面201與下表面202的陣列，各陣列具有複數外觀形狀310，且各外觀形狀310沿該第一方向X依序具有彼此連接的一基座部311、兩橋接部312與一本體部313。該等外觀形狀310之本體部313是沿該第一方向X或沿該第二方向Y彼此間隔排列，且該等外觀形狀310之基座部311是沿該第一方向X或沿該第二方向Y彼此連接。在該第一量產方法中，各光阻層3之該等外觀形狀310是如圖14所示，沿該第一方向X彼此間隔排列，且該等光阻層3之預定圖案31的該等外觀形狀310是如圖15所示，彼此上下對準；該等外觀形狀310之本體部313是沿該第二方向Y彼此間隔排列，該等外觀形狀310之基座部311是沿該第二方向Y彼此連接；各外觀形狀310之橋接部312的一寬度是沿該第一方向X遞減，且各外觀形狀310之該等橋接部312是沿該第二方向Y彼此間隔設置；形成於該磁性基板20之上表面201與下表面202的光阻層3之各外觀形狀310的各橋接部312於鄰近其本體部313處形成有一缺口3121，且各缺口3121是自其橋接部312的一周緣沿該第二方向Y凹陷，以令各橋接部312與各本體部313彼此斷開。

簡單地來說，各外觀形狀310的圖形輪廓(即，基座部311、橋接部312與本體部313)，是相同於如圖12所示之該第三實施例之預形體2的基座200之輪廓面203的頂面區、預形體2之連接部22之輪廓面220的頂面區與預形體2之主體部21之輪廓面210的頂面區。此外，構成該步驟(a1)之磁性基板20之材質已說明於前，於此不再多加贅述。

再參閱圖15並配合參閱圖16與圖17，該步驟(b1)是以濕式蝕刻、乾式蝕刻或噴砂移除裸露於該等光阻層3之預定圖案31之陣列外的磁性基板20，並從而形成複數如圖12所示之基座200與複數對應連接於各基座200之如圖12所示之磁芯電感器的預形體2。

再參閱圖17並配合參閱圖18與圖19，較佳地，該第一量產方法於該步驟(b1)後，還包含一步驟(c1)與一步驟(d1)。該步驟(c1)是移除該等光阻層3，以於該磁性基板20上留下如圖18所示之預形體2的陣列，與沿該第二方向Y彼此連接之基座200的陣列。該步驟(d1)於該步驟(c1)之後，且是於該等磁芯電感器的預形體2的該等連接部22處，由上而下或由下而上分別施予一外力，使各磁芯電感器的預形體2之連接部22的第二端222自各預形體2之主體部21的第一側緣211斷裂，從而令各磁芯電感器的預形體2之主體部21自各連接部22脫離，以量產出該等預形體2之主體部21。

經前述量產方法的詳細說明可知，位於各光阻層3之外觀形狀310之橋接部312處的該等缺口3121是用來使該磁性基板20於執行步驟(b1)之濕式蝕刻、乾式蝕刻或噴砂後，可形成如圖12所顯示之各預形體2之連接部22的凹槽2221，而顯示於圖12中的凹槽2221甚或顯示於圖9中之寬度遞減的連接部22，其目的則是令該第一量產方法於執行該步驟(d1)時，有利於受該外力所折斷以達量產化的效用。值得一提的是，各凹槽2221亦可於該步驟(b1)形成出各預形體2的連接部22後，另以一切割器(scriber)或另外以蝕刻方式形成於各預形體2的連接部22上。

此處需補充說明的是，雖然該第一量產方法是用來量產磁芯電感器的預形體2，但就如同前述磁芯電感器的預形體2之各實施例所說明般，該磁芯電感器的預形體2可透過MEMS製程於其主體部21上製作出磁芯電感器所需的繞線線路；因此，該第一量產方法的步驟(d1)亦可在形成完磁芯電感器所需之繞線線路後才實施。

詳細地來說，本新型磁芯電感器的預形體2的第一量產方法，僅需透過該步驟(a1)與該步驟(b1)即可完成磁芯電感器的預形體2的輪廓面，無需如同前案1所述般，各陶瓷母片尚需先經過貫孔、填置與塗佈導電糊等程序以形成電路陶瓷母片110、120、130、140後，並經過燒結處理與刻劃處理等程序後才可取得如圖7所示之各積層式磁芯電感器1之積層體10的外觀面。再者，本新型磁芯電感器的預形體2中的主體部21與連接部22為一體者，該主體部21的整體結構強度高，不像如圖1所示之積層式磁芯電感器1般，於該等電路陶瓷片11、12、13、14相鄰界面間存在有強度不足的問題。

參閱圖20圖21與圖22，本新型磁芯電感器的預形體之一第二量產方法是以一模具4透過沖壓來實施，其依序包含一步驟(a2)、一步驟(b2)、一步驟(b2’)，與一步驟(c2)。

參閱圖20與圖21，該步驟(a2)是令該模具4的一模穴41陣列面向該磁性基板20之上表面201或下表面202設置，以使該磁性基板20的一部分區域2011是面向該模穴41陣列。在該第二量產方法中，該模具4之模穴41陣列是面向該磁性基板20的上表面201，但本新型並不以此為限。

較佳地，構成該步驟(a2)之磁性基板20的材質是選自該磁性金屬或一磁性陶瓷生坯(green)。在該第二量產方法中，構成該步驟(a2)之磁性基板20的材質是選自該磁性陶瓷生坯，如鐵氧磁體生坯。

參閱圖22，該步驟(b2)是用該模具4沖斷該磁性基板20之上表面201與下表面202，以使該磁性基板20的該部分區域2011置入該模穴41陣列內，且移除該磁性基板20之面對該模穴41陣列外之一剩餘區域2012，並從而成形出如圖18所示之基座200陣列與預形體2陣列。該預形體2陣列的各預形體2是對應連接於該基座200陣列的各基座200，且該等預形體2之主體部21是沿該第一方向X或沿該第二方向Y彼此間隔排列。如圖18所示，在該第二量產方法中，該等預形體2之主體部21是沿該第二方向Y彼此間隔排列。

詳細地來說，該第二量產方法是量產出如圖9所示之磁芯電感器之預形體2，為了進一步形成如圖18所示的各凹槽2221，在實施完該步驟(b2)後，可另以前述切割器或以蝕刻方式於各預形體2的連接部22上形成各凹槽2221。值得一提的是，該預形體2陣列中的各預形體2也可以是如圖8所示之磁芯電感器之預形體2，或是如圖10或圖11所示之磁芯電感器的預形體2。

該步驟(b2’)是燒結構成該磁性基板20之材質的磁性陶瓷生坯，令該磁性陶瓷生坯緻密化(densification)，從而使該基座200陣列與該預形體2陣列整體結構強度提升。然而，此處需補充說明的是，當構成該第二量產方法之該磁性基板20的材質是選自該磁性金屬時，是可以省略該步驟(b2’)。在該第二量產方法中，實施該步驟(b2’)與否，是決定於該材質的選用。

再參閱圖18，該步驟(c2)是相同於該第一量產方法之步驟(d1)，將各磁芯電感器的預形體2之主體部21自各連接部22脫離，此處不再多加贅述。

詳細地來說，本新型磁芯電感器之預形體2的各量產方法，僅需透過該步驟(a1)與該步驟(b1)或該步驟 (a2)與該步驟(b2)，即可完成磁芯電感器之預形體2的輪廓面，無需如同前案1所述般，各陶瓷母片尚需先經過貫孔、填置與塗佈導電糊等程序以形成電路陶瓷母片110、120、130、140後，並經過燒結處理與刻劃處理等程序後才可取得如圖7所示之各積層式磁芯電感器1之積層體10的外觀面。再者，本新型磁芯電感器的預形體2中的主體部21與連接部22為一體者，主體部21的整體結構強度高，不像如圖1所示之積層式電感器1般，於該等電路陶瓷片11、12、13、14相鄰界面間存在有強度不足的問題。

綜上所述，本新型磁芯電感器的預形體2，可令呈陣列排列設置的該等連接部22分別對應連接於該等基座200，且該等連接部22中的凹槽2221設計，令各主體部21在透過MEMS製程完成磁芯電感器所需線路後，使各主體部21便於被折斷，有利於量產化且製程簡化；此外，該磁芯電感器的預形體2之連接部22與主體部21為一體結構，因而主體部21的整體結構強度高，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。