电感器及其制造方法

摘要

本发明涉及一种电感器及其制造方法。根据本发明的实施方式的电感器包括：在其表面上具有导电图案的芯板和用于覆盖芯板以使导电图案不暴露的磁性层，其中，该磁性层是由金属聚合物复合材料制成并且具有多层结构。

权利要求

1.一种电感器，包括：

芯板，在所述芯板的表面上具有导电图案以及通孔；以及磁性层，填充所述通孔并且覆盖所述芯板的区域以不暴露于所述导电图案，其中，所述磁性层由金属聚合物复合材料制成并且具有多层结构，其中，形成在所述通孔中的至少一部分所述磁性层具有沿所述芯板的厚度方向堆叠的多层结构，并且其中，所述磁性层的覆盖所述芯板并且与所述芯板相邻的部分是薄片状并且连续形成以覆盖所述通孔。

2.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述磁性层包括：多个磁膜；以及

粘合层，介于所述磁膜之间。

3.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述粘合层是由与在所述金属聚合物复合材料中使用的热固性树脂相同的材料制成。

4.根据权利要求2所述的电感器，其中，所述粘合层由环氧树脂制成。

5.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述磁性层是通过将所述金属聚合物复合材料制成的多个所述磁性层按压在所述芯板上形成的。

6.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述芯板具有在未形成所述导电图案的区域中形成的所述通孔，以及所述磁性层具有填充在所 述通孔中的填充部和用于覆盖基板的两个表面上的所述导电图案的覆盖部。

7.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述金属聚合物复合材料包括：无定形环氧树脂；以及

基于所述金属聚合物复合材料，以75wt％至98wt％的量包含在所述无定型环氧树脂中的金属磁粉。

8.根据权利要求1所述的电感器，其中，所述金属聚合物复合材料包括至少两种具有不同平均粒径的金属微粒。

9.一种制造电感器的方法，包括：

制备表面上具有导电图案的芯板；

在所述芯板中形成通孔；

制造由金属聚合物复合材料制成的磁膜；

将所述磁膜层压在所述芯板上；以及

通过将所述磁膜按压在所述芯板上形成具有多层结构的磁性层，其中，形成所述磁性层包括填充所述通孔，其中，形成在所述通孔中的至少一部分所述磁性层具有沿所述芯板的厚度方向堆叠的多层结构，并且其中，所述磁性层的覆盖所述芯板并且与所述芯板相邻的部分是薄片状并且连续形成以覆盖所述通孔。

10.根据权利要求9所述的制造电感器的方法，其中，层压所述磁膜包括将薄膜型粘合层介于所述磁膜之间。

11.根据权利要求9所述的制造电感器的方法，其中，层压所述磁膜包括将粘合材料涂布在所述磁膜的相对表面上。

12.根据权利要求9所述的制造电感器的方法，其中，层压所述磁膜包括将由环氧树脂材料制成的粘合层介于所述磁膜之间。

13.根据权利要求9所述的制造电感器的方法，其中，形成所述磁性层是在170℃至200℃、表面压力为0.05kgf至20kgf、以及真空度小于0.1torr的工艺条件下执行的。

说明书

电感器及其制造方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2013年3月15日提交的韩国专利申请第10-2013-0027812号的权益，通过引用将其全部内容结合于此。

技术领域

[0003] 本发明涉及电感器及其制造方法，更具体地，涉及具有改进的电感特性的电感器及其制造方法。

背景技术

[0004] 通常，通过覆盖其上具有预定的磁性材料的线圈的芯板（core substrate）来制造薄膜功率电感器。更具体地，典型的薄膜功率电感器是通过制备由磁粉和树脂组成的金属聚合物复合材料和在其上具有绕组并且在中心具有通孔的基板，并将金属聚合物复合材料填充于通孔中以覆盖基板的两个表面来制成。

[0005] 然而，上述制造电感器的方法需要单独的设备（诸如模子和夹具），从而使制造成本增加。此外，当使用金属聚合物复合材料时，由于为了确保金属聚合物复合材料的可加工性而存在对于增加金属磁粉含量的限制，从而限制了制造高电感值的电感器。此外，在半固化状态下，在基板上对金属聚合物复合材料进行按压并加热以覆盖基板，但在这种情况下，金属聚合树脂复合材料未完全填充在通孔中。

[0006] 【现有技术文献】

[0007] 【专利文献】

[0008] 专利文献1：日本专利特开第2008-159654号。

发明内容

[0009] 已经构想本发明以克服上述问题，因此，本发明的一个目的是提供一种具有改进的电感特性的电感器及其制造方法。

[0010] 本发明的另一个目的是提供具有以下结构的电感器及其制造方法，即，该结构能够增加组成电感器的器件主体（device body）的磁性层的金属磁粉的含量。

[0011] 本发明的又一个目的是提供一种能够改进金属-树脂复合材料的填充率的电感器的制造方法。

[0012] 为了实现该目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电感器，包括：芯板，在其表面上具有导电图案；以及用于覆盖芯板以使导电图案不暴露的磁性层，其中，该磁性层由金属聚合物复合材料制成并具有多层结构。

[0013] 根据本发明的实施方式，磁性层可以包括多个磁膜和介于磁膜之间的粘合层。

[0014] 根据本发明的实施方式，粘合层可以由与金属聚合物复合材料中所使用的热固性树脂相同的材料制成。

[0015] 根据本发明的实施方式，粘合层可以由环氧树脂制成。

[0016] 根据本发明的实施方式，磁性层可以通过将由金属聚合物复合材料制成的多个磁膜压在芯板上形成。

[0017] 根据本发明的实施方式，芯板可在不形成导电图案的区域中具有通孔，以及磁性层可具有填充于通孔中的填充部和用于覆盖基板的两个表面上的导电图案的覆盖部。

[0018] 根据本发明的实施方式，金属聚合物复合材料可以包括无定形环氧树脂和基于金属聚合物复合材料，以75wt%至98wt%的量在无定形环氧树脂中含有金属磁粉。

[0019] 根据本发明的实施方式，金属聚合物复合材料可以包括至少两种具有不同平均粒径的金属微粒。

[0020] 为了实现该目的，根据本发明的另一个方面，提供一种制造电感器的方法，该方法包括以下步骤：制备表面上具有导电图案的芯板；制造由金属聚合物复合材料制成的磁膜；将磁膜层压在芯板上；以及通过将磁膜压在芯板上形成具有多层结构的磁性层。

[0021] 根据本发明的实施方式，层压磁膜的步骤可包括将薄膜型粘合层介于磁膜之间的步骤。

[0022] 根据本发明的实施方式，层压磁膜的步骤可以包括在磁膜相对表面上涂布粘合材料的步骤。

[0023] 根据本发明的实施方式，层压磁膜的步骤可以包括将环氧树脂材料制成的粘合层介于磁膜之间的步骤。

[0024] 根据本发明的实施方式，形成磁性层的步骤可以在170℃至200℃、0.05Kgf至20Kgf的表面压力以及真空度小于0.1torr的工艺条件下执行。

[0025] 根据本发明的实施方式，制造电感器的方法还可以包括在芯板中形成通孔的步骤，以及形成磁性层的步骤可以包括填充通孔的步骤。

附图说明

[0026] 结合附图，通过对实施方式的以下描述，本发明的总体发明构思的这些和/或其他方面以及优点将变得显而易见并且更易于理解，其中：

[0027] 图1是示出根据本发明的实施方式的电感器的示图；

[0028] 图2是示出根据本发明的实施方式的制造电感器的方法的流程图；以及

[0029] 图3A至图3D是解释制造根据本发明的实施方式的电感器的方法的示图。

具体实施方式

[0030] 结合附图，通过参考对实施方式的以下详细描述，本发明的优点和特征以及实现本发明的方法将会显而易见。然而，本发明不限于以下公开的实施方式并且可以以各种不同的形式实现。提供这些实施方式仅仅是为了使本发明的公开完整并且向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。在通篇本说明书中，相同的参考标号指代相同的元件。

[0031] 本文中使用的术语是用来说明实施方式，而并不是对本发明进行限制。在通篇说明书中，除非在上下文中另有明确说明，否则单数形式也包括复数形式。当本文中使用词语“包括（comprises）”和/或“包含（comprising）”时，除了上述的元件、步骤、操作和/或设备，并不排除存在和附加其他的元件、步骤、操作和/或设备。

[0032] 此外，将参考作为本发明的理想示例图的剖面图和/或平面图描述通篇说明书中描述的实施方式。在附图中，层的厚度和区域因为有效地解释技术内容而可被放大。因此，示例图由于制造工艺和/或误差原因可进行修改。因此，本发明的实施方式不限于附图，并且可以包括根据制造工艺产生的变形。例如，以直角示出的刻蚀区域可以形成为圆形形状或者形成为具有预定的弯曲的形状。

[0033] 在下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明的实施方式的电感器及其制造方法。

[0034] 图1是示出根据本发明的实施方式的电感器的示图。参考图1，根据本发明的实施方式的、作为多层功率电感器的电感器100可包括：芯板110、导电图案120、磁性层130和外部电极140。

[0035] 芯板110可以是制造电感器100的基底（base）。在芯板110中可形成至少一个通孔112以穿过芯板110。通孔112大致可设置在芯板110的、不形成导电图案120的中心区域。可以设置通孔112以增加电感器100中的磁性层130的占有区域并且可填充有预定的磁粉。

[0036] 导电图案120可以形成在芯板110的两个表面上。举例来说，导电图案120可以包括：形成于芯板110的一个表面上的第一图案122，形成于与芯板110的该表面相对的另一个表面上的第二图案124，以及穿过核心层110以将第一图案122和第二图案124电连接的连接器126。具有该结构的导电图案120可以在芯板110上形成至少一个线圈。导电图案120可以由各种金属材料制成。举例来说，导电图案120可以由银（Ag）或铜（Cu）制成。

[0037] 磁性层130可在装满通孔112的同时覆盖芯板110的两个表面。磁性层130可以由填充通孔112的填充部和覆盖芯板110的两个表面的覆盖部组成。具有上述结构的磁性层130可以组成具有大致六面体形状的电感器100的器件主体。

[0038] 外部电极140在电连接到导电图案120的同时可以覆盖器件主体的两个外部端。外部电极140可以用作将电感器100与外部电子设备（未示出）电连接的外接端子。

[0039] 同时，磁性层130可以由金属聚合物复合材料制成。例如，金属聚合物复合材料可以是由金属磁粉136和未固化的热固性树脂138组成的金属聚合物复合材料。金属磁粉136可以是具有磁性的各种金属粉末。热固性树脂138可以是无定形环氧树脂。与诸如联苯型环氧树脂的晶体环氧树脂相比，无定形环氧树脂可以更加容易地制造成薄膜。特别地，当使用的酚醛环氧树脂或者橡胶聚合物环氧树脂具有的分子量大于15000时，可以非常容易地将其制成薄膜。此外，热固性树脂可以是聚酰亚胺或者液晶聚合物（LCP）。基于金属磁粉的重量，以约为2.0wt%至5.0wt%的量含有如上所述的热固性树脂。

[0040] 基于金属聚合物复合材料，金属磁粉136的含量可以约为75wt%至98wt%。当基于金属聚合物复合材料，金属磁粉136的含量约小于75wt%时，由于热固性树脂138（其是非磁性材料）的含量相对增加，使得磁性层130可能充当阻碍实现电感器100特性的磁通量的流动的因素。通常，其他的条件相同的状态下，当基于金属聚合物复合材料，仅金属磁粉136的含量约小于75wt%，检查到电感器的电感值与设计值相比减少约30%。另一方面，基于复合材料，当金属磁粉末136的含量超过98wt%时，由于金属聚合物复合材料的特性变得难以制造出用于制造磁性层130的磁膜132，因此磁膜132的产量显著地降低。

[0041] 优选地，金属磁粉136由具有不同粒径的金属微粒组成。当金属磁粉136的粒径完全相同时，由于难以确保金属聚合物复合材料中的金属磁粉的高分散稳定性，所以难以确保磁性层130中磁粉的分散稳定性。为了防止这种情况，优选为金属磁粉136是平均直径约20μm至100μm的第一金属微粒136a和平均直径小于约10μm的第二金属微粒136b的混合物。

[0042] 此外，磁性层130可具有多层结构。例如，磁性层130可以包括：层压在基板110上的多个磁膜132和介于磁膜132之间的粘合层134。磁膜132可以是由金属聚合物复合材料制成的薄膜型薄片。粘合层134可以在磁膜132之间赋予粘附力。粘合层134可以由各种类型的树脂材料制成。例如，粘合层134可以由与在组成磁性层130的金属聚合物复合材料中使用的树脂材料相同的树脂材料制成。举例来说，环氧树脂可以是无定形环氧树脂。在这种情况下，粘合层134可以防止磁性层130的功能的劣化，以及在磁膜132之间赋予粘附力。

[0043] 磁性层130中金属磁粉的填充率越高，电感器100的电感特性越高。这意味着就电感特性而言，金属聚合物复合材料中树脂的相对含量的最小化是有利的。然而，如果树脂的含量极度减少，因为不能确保磁膜132之间的粘附力，所以基于金属聚合物复合材料，树脂的含量应当被确保至少约5wt%。然而，根据本发明的实施方式的电感器100可以最大化金属聚合物复合材料中的金属磁性材料（磁膜132的材料）的含量，并且可以通过在磁膜132之间设置单独粘合层134确保磁膜132之间的粘附力。因此，在电感器100中，磁性层130可以具有由磁膜132和用于粘合磁膜的粘合层134组成的多层结构，并且由于如上的粘合层134，可以防止磁膜132之间浮起（lift）并且使金属磁粉对于磁膜132的含量最大化。

[0044] 如上所述，根据本发明的实施方式的电感器100包括：表面上具有导电图案120的芯板110、覆盖芯板110的磁性层130、以及覆盖磁性层130的两个外部端的外部电极140，其中，磁性层130可具有由磁膜132和介于磁膜132之间以粘合磁膜132的粘合层134组成的多层结构。在这种情况下，粘合层134可以修补由于基于金属聚合物复合材料将磁膜132的金属磁粉的含量增加至约98wt%所引起的磁膜132之间粘附力的劣化。因此，根据本发明的电感器通过显著地增加覆盖表面上具有导电图案的芯板的磁性层的金属磁粉的含量可以显著地增加电感器的电感值。此外，根据本发明的电感器可以通过形成磁性层以及通过粘合层粘合磁性层防止由于磁膜之间的粘附力不足引起的浮动，该磁膜覆盖芯板以具有由多个磁膜和粘合层组成的多层结构。

[0045] 接下来，将会详细描述制造根据本发明的实施方式的电感器的方法。此处，可以省略或者简化与上述的电感器100重复的描述。

[0046] 图2是示出根据本发明的实施方式的制造电感器的方法的流程图，图3A至图3D是说明根据本发明的实施方式的制造电感器的工艺的示图。

[0047] 参考图2和图3A，可制备表面上具有导电图案120的芯板110（S110）。芯板110可以是以下电路板，其具有在两个表面上形成的以形成线圈的导电图案120和在未形成导电图案120的区域中形成的通孔112。导电图案120可以由第一图案122、第二图案124和用于连接第一图案122和第二图案124的连接器126组成。芯板110可以通过在预定的绝缘板上形成导电图案120并且在芯板110上执行冲压工艺以形成通孔112来制备。

[0048] 可制备磁膜132（S120）。制备磁膜132的步骤可以通过制造金属聚合物复合材料和铸造金属聚合物复合材料以将金属聚合物复合材料制造成薄片来执行。此处，可以通过增加磁膜132的机械强度进一步改善可加工性。为此，可以进一步将橡胶增韧剂加入到金属聚合物复合材料。优选地，将橡胶增韧剂的含量调整到无定形环氧树脂的约1到30份每百份树脂（PHR）。当橡胶增韧剂的含量小于约1PHR时，因为其含量过低，所以不能有效改善磁膜132的机械强度。另一方面，当其含量超过30PHR时，在磁膜132的固化处理之后会出现机械性能的劣化。

[0049] 参考图2和图3B，可将粘合层134介于其间的磁膜132层压在芯板110上（S130）。更具体地，可将上述的磁膜132顺序地层压到芯板110的两个表面。这时，可将粘合层134介于磁膜132之间。举例来说，可以通过喷涂将预定的粘合材料涂布在相应的磁膜132上来形成粘合层134。作为另一个实例，粘合层134可以被制造成薄膜并且置于磁膜132之间。粘合层134可以由与用于金属聚合物复合材料的聚合树脂相同的材料制成。

[0050] 参考图2和图3C，可以通过将磁膜132和粘合层134组成的层压体按压并固化在芯板110上来形成磁性层130。可调整按压和固化层压体的工艺以满足预定的温度、表面压力和真空条件。更具体地，可将固化温度调整为约170℃到200℃。在固化温度小于170℃时，层压体不能被完全固化，而在固化温度超过200℃时，可能使磁膜132的树脂劣化。可将表面压力调整为约0.05kgf到20kgf。在表面压力小于0.05kgf时，因为层压体上的压力低，所以磁膜132可能未完全填充深度约几百μm的通孔112。在表面压力超过20kgf时，由于过度按压可能使芯板110变形。并且真空度可以是当磁性层130形成时针对去除磁膜132中的剩余溶剂所需的条件。为此，可将真空度调整到小于1torr。

[0051] 因此，可以形成在覆盖芯板110的同时具有由磁膜132和介于磁膜132之间的粘合层134组成的多层结构的磁性层130。因为磁性层130可以有效地填充在芯板110的通孔112中并且磁膜132中的金属磁粉的含量高，所以还可以增加填充在通孔112中的磁性层130的填充部中的金属磁粉的填充率。

[0052] 并且，外部电极140可以形成于具有磁性层130的器件主体的表面的两端（S140）。形成外部电极140的步骤可以通过在由磁性层130形成的电感器的器件主体的两个外部端上形成金属电极来执行。此处，在形成外部电极140之前，可以执行将其上具有磁性层130的芯板110切割成多个部分的切割工艺。

[0053] 如上所述，根据本发明的实施方式的制造电感器的方法可以形成磁性层130，该磁性层通过将由磁膜132和介于磁膜132之间的粘合层134组成的层压体按压在芯板110的两个表面来覆盖芯板110。在这种情况下，在增加磁膜132的金属磁粉的含量的同时，可以防止磁膜132之间粘附力的劣化。因此，根据本发明的制造电感器的方法可以通过增加组成电感器的器件主体的磁性层的金属磁粉的填充率来提供电感值改进的电感器。此外，根据本发明的制造电感器的方法可以制造出以下电感器，该电感器可以通过将组成器件主体的磁性层形成为具有由多个磁膜和粘合层组成的多层接口来防止由于磁膜之间粘附力的不足导致的浮动。

[0054] 根据本发明的电感器可以通过显著地增加覆盖芯板的磁性层的金属磁粉的填充率来显著地改进电感器的电感值。

[0055] 根据本发明的电感器可以通过将覆盖芯板的磁性层形成为具有由多个磁膜和粘合层组成的多层结构来防止由于磁膜之间粘附力的不足导致的浮动。

[0056] 根据本发明的制造电感器的方法可以通过显著地增加覆盖芯板的磁性层的金属磁粉的填充率来提供电感值显著改进的电感器。

[0057] 根据本发明的电感器的制造方法可以提供以下电感器，该电感器可以通过将组成器件主体的磁性层形成为具有由多个磁膜和粘合层组成的多层结构来防止由于磁膜之间粘附力不足导致的浮动。

[0058] 以上描述阐明了本发明。此外，以上描述仅仅示出并且阐明本发明的优选实施方式，但是应当理解为本发明能够用于各种其他的组合、变形、和环境，并且能够在本文所表述的发明构思范围、上述讲授等同的范围和/或现有技术的技能或知识的范围内进行变化和修改。上文描述的实施方式还旨在阐明实践本发明的已知的最佳模式并且旨在使本领域的其他的技术人员能够以这些或者其他实施方式以及本发明的特定的应用或者用法所需要的各种修改来运用本发明。因此，本说明书并不旨在将本发明限制于本文中公的形式。同样，意图是所附权利要求被解释为包括可供选择的实施方式。