專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)藏電感組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種內(nèi)藏電感組件及其制造方法，特別有關(guān)于一種以圖案化 高導(dǎo)磁率(JU r> 1 )材料提升內(nèi)藏電感組件的電感值及電氣特性及其制造方法。
背景技術(shù)：
于無(wú)線(xiàn)通訊、數(shù)字計(jì)算機(jī)、可攜式電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域中，無(wú)論是無(wú)源 或有源式電子組件已持續(xù)朝向高頻、寬頻、及微型化等三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展， 漸成為信息家電等高科技產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)的最大需求。將電子組件內(nèi)藏(embedded)化已成為縮小電路面積的主要趨勢(shì)，尤其是一般占電路中較貴的 電感組件，是業(yè)界亟需以埋入方式耳又代表面安裝(surface mounted technique, 簡(jiǎn)稱(chēng)SMT)的無(wú)源組件。然而，若要將無(wú)源組件埋入基板而內(nèi)藏化，需并入許多不同的工藝與材 料，來(lái)形成各種電感結(jié)構(gòu)。但如此往往會(huì)因此而增加了其它寄生效應(yīng)，使得 埋藏電感的特性不易提升，而失去內(nèi)埋的意義。例如， 一般將電感組件內(nèi)藏 化后，其電感值普遍都會(huì)下降且具較低的品質(zhì)因子。因此，必須改良此內(nèi)藏 電感組件使得其電感量提高，更適用于現(xiàn)今電子電路需求。傳統(tǒng)上，就一個(gè) 電感組件而言，有三個(gè)重要的特性參數(shù)必須于電路設(shè)計(jì)時(shí)列入考量，包括電 感量(Inductance)、品質(zhì)因子(Quality Factor)以及自振頻率(Self-Resonate Frequency,簡(jiǎn)稱(chēng)SRF)。美國(guó)專(zhuān)利第US5，329，020號(hào)揭露一種使用磁性材料設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器。在傳 統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器中，在電感線(xiàn)圈中加入磁性材質(zhì)，用以增加其電感量，而達(dá)到提 升轉(zhuǎn)換器的效能。然而，此習(xí)知技術(shù)以直接采用整塊高導(dǎo)磁系數(shù)(high屮,.)的 材料，并非適用于積體化無(wú)源組件及制作于電路板的工藝。美國(guó)專(zhuān)利第US 6,429,763號(hào)揭露一種使用磁性材質(zhì)基板內(nèi)含電感組件的 積體無(wú)源電路板。由于電感組件目前還是電路設(shè)計(jì)中使用較貴的組件之一， 因此使用磁性物質(zhì)當(dāng)基板可提升電感量的特性。然而，使用磁性材料基板會(huì) 造成其它組件與此電感組件發(fā)生耦合，進(jìn)而導(dǎo)致寄生效應(yīng)，而降低整體組件 于高頻特性下的品質(zhì)因子等特性。于文獻(xiàn)"On-Chip Spiral Inductors with Patterned Ground Shields for Si-Based RF IC' s ," IEEE 1997 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers揭露一種使用圖案化的接地面設(shè)計(jì)于硅基板平面型電感組 件中；其中將圖案化的接地面設(shè)計(jì)成與平面型電感的導(dǎo)線(xiàn)垂直，可以提升品質(zhì)因子；然而此結(jié)構(gòu)對(duì)組件的電感值提升有限。再者，于文獻(xiàn) "Experimental Comparison of Substrate Structures for Inductors and Transformers," IEEE MELECON 2004， May 12-15， 2004， I)ubrovnik, Croatia揭露一種多邊形的平面電感對(duì)應(yīng)圖案化的接地面設(shè)計(jì)。將 圖案化的接地面設(shè)計(jì)成與多邊形的平面電感的導(dǎo)線(xiàn)重直，可以提升品質(zhì)因 子，然而對(duì)組件的電感值提升有限。圖1A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的剖面示意圖。圖IB顯示對(duì)應(yīng) 圖1A傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖。請(qǐng)參閱圖1A,平面型內(nèi)藏電感 組件1包括基板10，及導(dǎo)電線(xiàn)圈20設(shè)置于基板10的一側(cè)表面上。導(dǎo)電層 30設(shè)置于基板10的另一側(cè)(底部)表面上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈20藉由導(dǎo)孔(Via Hole)12電性接觸。 一般導(dǎo)電層30的作用可作為導(dǎo)電線(xiàn)圈20的接地面設(shè)計(jì)； 然而全面性的接地面會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)電流對(duì)接地面的寄生電容效應(yīng)，對(duì)組件的電 感值及品質(zhì)因子提升有限。圖1C顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖。主要是將設(shè)置于 基板10底部表面上的導(dǎo)電層30做圖案化，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈20藉由導(dǎo)孔(Via Hole)12電性接觸。此圖案化導(dǎo)電層30的作用乃作為導(dǎo)電線(xiàn)圈20的接地面 設(shè)計(jì)；圖案化導(dǎo)電層30與導(dǎo)電線(xiàn)圈20分別設(shè)置于基板10的兩側(cè)，且于任 意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，如此可以提升品質(zhì)因子， 然而對(duì)組件的電感值提升有限。圖2A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖。平面型內(nèi)藏電感組件包 括基板40及高導(dǎo)磁率(M 1)材料層42設(shè)置于基板40上，而且注意此高導(dǎo) 磁率(ja,〉l)材料層42并無(wú)圖案化。導(dǎo)電線(xiàn)圈41設(shè)置于高導(dǎo)磁率(ii一l)材料 層42上?；?0的材質(zhì)可為有機(jī)高分子基板或陶資基板。導(dǎo)電線(xiàn)圈41可 經(jīng)由導(dǎo)孔(Via Hole)45與基板40背面的導(dǎo)電層46形成導(dǎo)電回路。導(dǎo)電線(xiàn)圈 41為方形或矩形線(xiàn)圈，其線(xiàn)圈匝數(shù)為3圈，線(xiàn)寬為20密爾(mil)，線(xiàn)距亦為 20密爾(mil)。
圖2B顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖。另一傳統(tǒng)平面型內(nèi)藏電感組件包括基板50及高導(dǎo)磁率(M一1)材料層52設(shè)置于基板50上，注 意此高導(dǎo)磁率(ja,l)材料層52并無(wú)圖案化。而導(dǎo)電線(xiàn)圈51設(shè)置于高導(dǎo)磁率 (p 1)材料層52上。導(dǎo)電線(xiàn)圈51可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)55與基板50背面的 導(dǎo)電層56形成導(dǎo)電回路。導(dǎo)電線(xiàn)圈51為圓形，其線(xiàn)圈匝數(shù)為3圏，線(xiàn)寬為 20密爾(mil)，線(xiàn)距亦為20密爾(mil)。傳統(tǒng)方法形成無(wú)圖案化高導(dǎo)磁率(M ,〉1) 材料層搭配平面導(dǎo)電線(xiàn)圈可有效地增加電感值(L)。然而對(duì)品質(zhì)因子(Q)而言， 并無(wú)明顯改善。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于使用具導(dǎo)磁特性的材料，使內(nèi)藏電感組件 可有效提升電感值。其中，藉由具有圖案化的高導(dǎo)磁性材料與內(nèi)藏電感組件 的導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸，可有效提升電感值并于高頻特性下兼具高品質(zhì)因子的效果。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)藏電感裝置，包括基板；導(dǎo)電線(xiàn)圈 設(shè)置于該基板上；以及具有高導(dǎo)磁率(u一l)且經(jīng)圖案化的材料層設(shè)置于該基 板上，并與該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線(xiàn)圈在任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。為達(dá)上述目的，本發(fā)明另提供一種內(nèi)藏電感裝置的制造方法，包括提 供基板；形成導(dǎo)電線(xiàn)圈于該基板上；以及形成圖案化高導(dǎo)磁率(ii一l)材料層 于該基板上，且與該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線(xiàn)圈 在任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施 例，并配合所附圖式，作詳細(xì)^L明如下


圖1A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的剖面示意圖； 圖1B顯示對(duì)應(yīng)圖1A傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖1C顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖2A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖； 圖2B顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖； 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明的 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4D顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4 E顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖5B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖6A顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明的 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖；圖；圖8顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖；圖9顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖；以及圖0A-10C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明(圖1A 2B)1 平面型內(nèi)藏電感組件； 10 基板；12 導(dǎo)孔(Via Hole);20 導(dǎo)電線(xiàn)圈；30 導(dǎo)電層；40、 50 基4反；41、 51 導(dǎo)電線(xiàn)圈；42、 52 高導(dǎo)磁率(M^1)材料層； 42、 55 導(dǎo)孑L(Via Hole);46、 56 背面的導(dǎo)電層。(圖3~10C )100、 300、 ■、 500、 600、 700 基板； 102、 202、 302、 502、 602、 702 導(dǎo)孔(Via Hole); 105、 205、 305、 505、 605、 705 背部的導(dǎo)電線(xiàn)圈層； 110、 210、 310、 410、 510、 610、 710 導(dǎo)電線(xiàn)圈;120、 121、 140、 141、 220、 221、 240、 241、 320、 321、 340、 341、 420、 520、 620、 720a-720c 高導(dǎo)》茲率(lUr〉l)材料層； C 中心區(qū)域； 1 電流； B 感應(yīng)磁場(chǎng)；H 圖案化高導(dǎo)磁率(M r> 1 )材料層的線(xiàn)距。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明關(guān)于一種利用高導(dǎo)磁材料涂布于內(nèi)藏電感組件以增加其電感量、 或品質(zhì)因子、自振頻率等特性。將涂布的高導(dǎo)磁材料與內(nèi)藏電感的磁場(chǎng)方向平行。更明確地說(shuō)，圖案化的高導(dǎo)磁材料與內(nèi)藏電感的導(dǎo)電線(xiàn)圈于任意交錯(cuò) 位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。如此，導(dǎo)電線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)， 與圖案化的高導(dǎo)磁材料所感應(yīng)的感應(yīng)電流方向相互平行，以增強(qiáng)磁場(chǎng)并降低 寄生效應(yīng)及磁損耗，進(jìn)而使內(nèi)藏電感組件于高頻特性下兼具高電感值與高品 質(zhì)因子、自振頻率等特性。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖。于圖3中，主要 是將設(shè)置于基板100表面上的具有高導(dǎo)磁率(M 1)材料層120圖案化，且與 導(dǎo)電線(xiàn)圈10于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。導(dǎo)電 線(xiàn)圈110藉由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板100背面的導(dǎo)電層105形成導(dǎo)電回路。 應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率(、 1)材料層120可設(shè)置于導(dǎo)電線(xiàn)圈IIO上方， 亦可設(shè)置于其下方。圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖4A沿 圖3切割面1-1，方向的剖面圖。請(qǐng)參閱圖4A,平面或立體型內(nèi)藏電感組件 包括基板100及導(dǎo)電線(xiàn)圈IIO設(shè)置于基板l()O上?；?00的材質(zhì)可為有機(jī) 高分子基板或陶瓷基板。導(dǎo)電線(xiàn)圈110可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板100 背面的導(dǎo)電層105形成導(dǎo)電回路，其中導(dǎo)電層105可為接地面或引線(xiàn)(Trace)。 具高導(dǎo)磁率(^>1)材料層120涂布或覆蓋于基板IOO上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈110 直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高導(dǎo)磁率()i^l)材料層120經(jīng)圖案化
工藝，使圖案化材料層120與導(dǎo)電線(xiàn)圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相 互垂直或近似于垂直。導(dǎo)電線(xiàn)圈110的材質(zhì)為金屬，優(yōu)選為銅，其形成步驟包括以電鍍、無(wú)電 鍍或壓合或貼合工藝形成金屬銅層于基板100上。4妻著，再施以光刻及蝕刻步驟將其圖案化成導(dǎo)電線(xiàn)圈110?；蛘?，可利用厚膜涂布、網(wǎng)印或噴印等技術(shù)形成圖案化導(dǎo)電線(xiàn)圈110;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含導(dǎo)電成份 的漿料直接以圖案的型式，形成于基板ioo上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié)成導(dǎo)電線(xiàn)圈110。高導(dǎo)磁率">1)材料層120的材質(zhì)為任意導(dǎo)磁系數(shù)(permeability (h「))大于 1的材料，例如亞鐵磁性(ferrite)材料?？山逵扇嫘猿练e、壓合或貼合而形 成于基板100上，且覆蓋導(dǎo)電線(xiàn)圏110。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，可進(jìn)一步 施以光刻及蝕刻步驟，將高導(dǎo)磁率((lr〉l)材料層120圖案化，使圖案化高導(dǎo) 磁率Oi^l)材料層120與導(dǎo)電線(xiàn)圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂 直或近似于垂直?；蛘撸衫煤衲ね坎?、網(wǎng)印或噴印等技術(shù)形成圖案化高 導(dǎo)磁率(^>1)材料層120:即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含高導(dǎo)磁率(ja ,〉1)成份的漿料，直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié) 成圖案化高導(dǎo)磁率(ja^l)材料層120。由于形成圖案化高導(dǎo)磁材料層120與導(dǎo)電線(xiàn)圈的感應(yīng)磁場(chǎng)平行，可集中 感應(yīng)磁場(chǎng)的分布，進(jìn)而達(dá)到增加內(nèi)藏電感組件電感值的效果。此外，在導(dǎo)電 線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)彎處，利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升此內(nèi)藏電感于高頻 狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor),自振頻率等特性。圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。請(qǐng)參閱圖 4B，平面或立體型內(nèi)藏電感組件包括基板100及圖案化高導(dǎo)磁率(ja ^>1)材料 層120于基板100上。例如，可利用厚膜涂布或網(wǎng)印，噴印等技術(shù)形成圖案 化高導(dǎo)磁率(M^1)材料層120;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含高導(dǎo)磁 率(M—1)成份的漿料直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒 結(jié)成圖案化高導(dǎo)磁率(M一1)材料層120。導(dǎo)電線(xiàn)圈110設(shè)置于已形成圖案化高導(dǎo)磁率ai一l)材料層120的基板100 上。導(dǎo)電線(xiàn)圈110可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板00背面的導(dǎo)電層105形 成導(dǎo)電回路，其中導(dǎo)電層105可為接地面或引線(xiàn)(Trace)。導(dǎo)電線(xiàn)圈110與圖 案化高導(dǎo)磁率()i一l)材料層120直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖案
化高導(dǎo)磁率Oi l)材料層120與導(dǎo)電線(xiàn)圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上 相互垂直或近似于垂直。高導(dǎo)磁率Oi一l)材料層120的材質(zhì)為任意導(dǎo)磁系數(shù) (permeability ((i》)大于1的材料，例如亞鐵磁性(ferrite)材料。導(dǎo)電線(xiàn)圈110的材質(zhì)為金屬，優(yōu)選為銅，其形成步驟包括以電鍍或無(wú)電 鍍或壓合或貼合工藝形成金屬銅層于基板IOO上。接著，再施以光刻及蝕刻 步驟將其圖案化成導(dǎo)電線(xiàn)圈110?；蛘撸衫煤衲ね坎?、網(wǎng)印或噴印等技 術(shù)形成圖案化導(dǎo)電線(xiàn)圈110;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含導(dǎo)電成份 的漿料直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié)成導(dǎo)電線(xiàn)圈 110。由于形成圖案化高導(dǎo)磁材料層120與導(dǎo)電線(xiàn)圈的感應(yīng)磁場(chǎng)平行，可集中 感應(yīng)^f茲場(chǎng)的分布，進(jìn)而達(dá)到增加內(nèi)藏電感組件電感值的效果。此外，在導(dǎo)電 線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)彎處，利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升此內(nèi)藏電感于高頻 狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor),自振頻率等特性。圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4B的實(shí)施例，圖4C的實(shí)施例還包括另一圖案化高導(dǎo)磁材料層140設(shè)置于高 導(dǎo)磁率(M^1)材料層120上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈110直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈110夾 置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層120與140之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層120與140 可為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層120、 140與導(dǎo)電線(xiàn)圈110的任 意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。圖4D顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4A的實(shí)施例，圖4D的實(shí)施例還包括另一圖案化高導(dǎo)磁材料層121設(shè)置于基 板100的背面，且覆蓋導(dǎo)電層105或?qū)щ娋€(xiàn)圏105。高導(dǎo)磁率(JJ一1)材料層 121可為圖案化圖案與導(dǎo)電線(xiàn)圈105的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直 或近似于垂直。圖4E顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4C的實(shí)施例，圖4E的實(shí)施例還包括圖案化高導(dǎo)磁材料層121設(shè)置于基板100 的背面，導(dǎo)電層105或?qū)щ娋€(xiàn)圈105設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層21上。圖 案化高導(dǎo)磁材料層141設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層121上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圏 105直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈105夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層121與141之間。 圖案化高導(dǎo)磁材料層121與141可為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層 121、 141與導(dǎo)電線(xiàn)圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂
直，
圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖。于圖5A 中，主要是將設(shè)置于基板200表面上的具有高導(dǎo)磁率(M 1)材料層220圖案 化，且與導(dǎo)電線(xiàn)圏210于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直。導(dǎo)電線(xiàn)圏210為一蜿蜒曲折或蛇行繞線(xiàn)方式形成于基板200上，且藉由 導(dǎo)孔(Via Hole)202與基板200背面的導(dǎo)電層205或圖案化導(dǎo)電線(xiàn)圈205形成 導(dǎo)電回路。應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率(M,〉1)材料層220可設(shè)置于導(dǎo)電線(xiàn) 圈210的上方，亦可設(shè)置于其下方。
圖5B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖5B沿 圖5A切割面II-II'方向的剖面圖。請(qǐng)參閱圖5B,平面或立體型內(nèi)藏電感組 件包括基板200及具高導(dǎo)磁率(ja ^1)材料層220涂布或覆蓋于基板200上， 導(dǎo)電線(xiàn)圈210設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層220上。導(dǎo)電線(xiàn)圏210可經(jīng)由導(dǎo) 孔(Via Hole)202與基板200背面的導(dǎo)電層205或圖案化導(dǎo)電線(xiàn)圈205形成一 導(dǎo)電回路。再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層240設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層220 上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圏210直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈210夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料 層220與240之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層220與240可為相同的圖案，亦即 圖案化高導(dǎo)^f茲材料層220、 240與導(dǎo)電線(xiàn)圈210的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì) 上相互垂直或近似于垂直。
再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層221設(shè)置于基板200的背面，導(dǎo)電線(xiàn)圈205 設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層221上。圖案化高導(dǎo)磁材料層241設(shè)置于高導(dǎo)磁 率(M一1)材料層221上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈205直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈205夾置于 兩圖案化高導(dǎo)磁材料層221與241之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層221與241可 為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層221、 241與導(dǎo)電線(xiàn)圏210的任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。
圖6A顯示4艮據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯;現(xiàn)圖。于圖6A 中，主要是將設(shè)置于基板300表面上的具有高導(dǎo)磁率(u ,〉1)材料層320圖案 化，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈310于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直 更明確地說(shuō)，導(dǎo)電線(xiàn)圈310為多個(gè)彼此平行的導(dǎo)電節(jié)段，且藉由兩端的 導(dǎo)孔(Via Hole)302與基板300背面的平行的導(dǎo)電節(jié)段305形成導(dǎo)電回路，并 蜿蜒曲折或蛇行繞線(xiàn)方式形成于基板300中。應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率 (H l)材料層320亦為平行的條狀結(jié)構(gòu)，可設(shè)置于導(dǎo)電線(xiàn)圈310的上方，亦
可設(shè)置于其下方。
圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖6B沿 圖6A切割面III-m，方向的剖面圖。請(qǐng)參閱圖6B,平面或立體型內(nèi)藏電感 組件包括基板300及具高導(dǎo)磁率(n >>l)材料層320涂布或覆蓋于基板300上， 導(dǎo)電線(xiàn)圈310設(shè)置于高導(dǎo)磁率(^>1)材料層320上。導(dǎo)電線(xiàn)圈310的兩端各 經(jīng)由導(dǎo)孔(Via Hole)302與基板300背面的圖案化導(dǎo)電線(xiàn)圈305形成導(dǎo)電回 路。再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層340設(shè)置于高導(dǎo)磁率((irH)材料層320上， 且與導(dǎo)電線(xiàn)圈310直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈310夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層320 與340之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層320與340可為相同的圖案，亦即圖案化 高導(dǎo)磁材料層320、 340與導(dǎo)電線(xiàn)圈310的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互 垂直或近斗以于垂直。
再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層321設(shè)置于基板300的背面，導(dǎo)電線(xiàn)圈305 設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層321上。圖案化高導(dǎo)磁材料層341設(shè)置于高導(dǎo)磁 率(li,〉l)材料層321上，且與導(dǎo)電線(xiàn)圈305直接接觸。導(dǎo)電線(xiàn)圈305夾置于 兩圖案化高導(dǎo)磁材料層321與341之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層321與341可 為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層321、 341與導(dǎo)電線(xiàn)圈310的任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件于操作狀態(tài)下的局部示意 圖。圖7與圖4B的實(shí)施例可相互對(duì)應(yīng)。于操作狀態(tài)下，當(dāng)導(dǎo)電線(xiàn)圈410通 入電流I時(shí)，于導(dǎo)電線(xiàn)圈410周?chē)a(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)B。由于圖案化高導(dǎo)磁材料 層420與導(dǎo)電線(xiàn)圏410的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直，因此感應(yīng)磁場(chǎng)B會(huì)順著導(dǎo)入高導(dǎo)磁材料層420的方向。由于高導(dǎo)磁材料 層420具有可儲(chǔ)存高能量磁場(chǎng)的特性，因此感應(yīng)磁場(chǎng)B會(huì)集中于高導(dǎo)磁材料 層420中。另外，在導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)彎處利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升于 高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)與自4^頻率(SRF)等特性。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。圖8中的內(nèi) 藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖3的內(nèi)藏電感組件，在此省略相同的 敘述。不同之處在于，高導(dǎo)磁率(M^1)材料層520經(jīng)圖案化工藝，圖案化高 導(dǎo)磁材料層520與導(dǎo)電線(xiàn)團(tuán)510的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近 似于垂直。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)電線(xiàn)圈410為方形或矩形線(xiàn)圈，其 線(xiàn)圏匝數(shù)至少為3圈，線(xiàn)寬為20密爾(mil),線(xiàn)距亦為20密爾(mil)。再者， 圖案化高導(dǎo)磁材料層520之間的線(xiàn)寬范圍約介于5-20密爾(mil),其線(xiàn)距H 的范圍約介于5-20密爾(mil)。線(xiàn)距愈小，即線(xiàn)距H為5密爾(mil)時(shí)，可獲 致最大的電感量，并有優(yōu)選的品質(zhì)因子。即，經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(U一1)材料層(圖8)的內(nèi)藏電感特性，較傳統(tǒng)未經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(H一l)材 料層的內(nèi)藏電感特性還要優(yōu)良。應(yīng)注意的是，本發(fā)明實(shí)施例的圖案化高導(dǎo)磁材料層的線(xiàn)寬為5密爾(mi 1), 線(xiàn)距H為5-20密爾(mil)的電感特性改善效果最佳，其電感值可由2.24nH提 升至2.52nH,其改善率約為12.5%。再者，其品質(zhì)因子可由39提升至84， 其改善率約為U5.2%。有鑒于此，藉由降低圖案化高導(dǎo)磁材料層的線(xiàn)寬及線(xiàn) 距，確實(shí)可有效地提升電感量與高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)等特 性。圖9顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。于圖9中， 內(nèi)藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖3的內(nèi)藏電感組件，在此省略相同 的敘述。不同之處在于，導(dǎo)電線(xiàn)圈610的繞線(xiàn)方式為多邊形，大于四邊，例 如六邊形線(xiàn)圈或八邊形線(xiàn)圈。高導(dǎo)磁率(n l)材料層620經(jīng)圖案化工藝，形 成輻射狀條狀結(jié)構(gòu)，且圖案化高導(dǎo)磁材料層620與導(dǎo)電線(xiàn)圈610的任意交錯(cuò) 位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，使感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)順著導(dǎo)入高導(dǎo)磁材 料層620的方向。圖10A-10C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。圖 10A中的內(nèi)藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖9的內(nèi)藏電感組件，在此 省略相同的敘述。不同之處在于，導(dǎo)電線(xiàn)圈710的繞線(xiàn)方式為圓形線(xiàn)圈或橢 圓形線(xiàn)圈。高導(dǎo)磁率(ia l)材料層720a經(jīng)圖案化工藝，形成輻射狀條狀結(jié) 構(gòu)，且圖案化高導(dǎo)磁材料層720a與導(dǎo)電線(xiàn)圈710的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí) 質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，^^感應(yīng)^i場(chǎng)會(huì)順著導(dǎo)入高導(dǎo)^f茲材料層720a的 方向。于圖IOB中，內(nèi)藏電感組件其高導(dǎo)磁率(M^1)材料層720b經(jīng)圖案化工 藝，形成輻射狀的楔形結(jié)構(gòu)，圖案化高導(dǎo)磁材料層720b與圓形導(dǎo)電線(xiàn)圈710 的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。圖案化高導(dǎo)磁材料層 720b于中心區(qū)域C可為一空白區(qū)域。或者，圖案化高導(dǎo)磁材料層720b可延 伸至中心區(qū)域C。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)電線(xiàn)圈710為圓形線(xiàn)圈，其 線(xiàn)圈匝數(shù)至少為3圈，線(xiàn)寬為20密爾(mil),線(xiàn)距亦為20密爾(mil)。再者， 圖案化高導(dǎo)磁材料層720b為輻射狀的形狀，其張開(kāi)的角度約為10度。于圖10C中，內(nèi)藏電感組件其輻射狀的高導(dǎo)磁材料層720c所張開(kāi)的角 度約為5度。應(yīng)注意的是，本發(fā)明實(shí)施例的輻射狀的高導(dǎo)磁材料層所張開(kāi)的 角度約為5度的電感特性改善效果最佳，其電感值可由3.05nH提升至 3.38nH，其改善率約為11.4%。再者，其品質(zhì)因子可由103提升至127，其 改善率約為22.3%。即，經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(n一l)材料層(圖8, 9)的 內(nèi)藏電感特性，較傳統(tǒng)未經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(ia^l)材料層的內(nèi)藏電感 特性還要優(yōu)良。有鑒于此，藉由降低輻射狀的高導(dǎo)磁材料層所張開(kāi)的角度， 確實(shí)可有效地提升電感量與高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)等特性。雖然本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的導(dǎo)電線(xiàn)圈以方形、矩形或圓形線(xiàn)圈 為例，然并非用以限定本發(fā)明，其它幾何形狀導(dǎo)電線(xiàn)圈，例如多邊形或平面 繞線(xiàn)，立體繞線(xiàn)等，皆可應(yīng)用于本發(fā)明，只要圖案化高導(dǎo)磁率(M 1)材料層 與導(dǎo)電線(xiàn)圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，皆可有效 地提升高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)。本發(fā)明雖以?xún)?yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任 何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可 做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)藏電感裝置，包括基板；導(dǎo)電線(xiàn)圈設(shè)置于該基板上；以及具有高導(dǎo)磁率的圖案化材料層設(shè)置于該基板上，且與該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線(xiàn)圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
2. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù) 實(shí)質(zhì)上大于1。
3. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈透過(guò)導(dǎo)孔穿過(guò)該基板 背面，連接導(dǎo)電層以形成回路。
4. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈透過(guò)導(dǎo)孔穿過(guò)該基板 背面，連接第二導(dǎo)電線(xiàn)圈以形成回路。
5. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圏以方形、圓形或多邊 形自中心向外環(huán)繞。
6. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈以蛇行蜿蜒曲折繞線(xiàn)， 經(jīng)導(dǎo)孔至該基板背面，連接第二導(dǎo)電線(xiàn)圈以形成回路。
7. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈包括多條導(dǎo)電節(jié)段， 各導(dǎo)電節(jié)段的兩端，各經(jīng)導(dǎo)孔至該基板背面，各連接第二導(dǎo)電節(jié)段以形成回 路
8. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈的線(xiàn)寬為20密爾，其 線(xiàn)距為20密爾。
9. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁線(xiàn)， 各導(dǎo)磁線(xiàn)與該導(dǎo)電線(xiàn)圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直，且其偏差小 于10度。
10. 如權(quán)利要求9的內(nèi)藏電感裝置，其中各導(dǎo)磁線(xiàn)彼此間實(shí)質(zhì)相互連接。
11.如權(quán)利要求9的內(nèi)藏電感裝置，其中各導(dǎo)磁線(xiàn)彼此間實(shí)質(zhì)相互隔離。
12.如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁線(xiàn)，成輻射狀向外延伸，且其中各導(dǎo)磁線(xiàn)于該線(xiàn)圈的中心區(qū)域彼此間實(shí)質(zhì)相 互連接。
13. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁 線(xiàn)，成輻射狀向外延伸，且其中各導(dǎo)磁線(xiàn)于該線(xiàn)圏的中心區(qū)域彼此間實(shí)質(zhì)相互隔離。
14. 如權(quán)利要求12的內(nèi)藏電感裝置，其中該多條導(dǎo)磁線(xiàn)為楔形輻射狀結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層設(shè)置于該基板 上，且該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接設(shè)置于該圖案化材料層上。
16. 如權(quán)利要求15的內(nèi)藏電感裝置，還包括第二圖案化材料層設(shè)置于該導(dǎo)電線(xiàn)圏上。
17. 如權(quán)利要求16的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層與該第二圖案 化材料層具相同的圖案。
18. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈設(shè)置于該基板上，且 該圖案化材料層直接設(shè)置于該導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
19. 如權(quán)利要求4的內(nèi)藏電感裝置，還包括第三圖案化材料層設(shè)置于該基 板的背部表面上，且該第二導(dǎo)電線(xiàn)圏直接設(shè)置于該第三圖案化材料層上，其 中該第三圖案化材料層與該第二導(dǎo)電線(xiàn)圏的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相 互垂直。
20. 如權(quán)利要求19的內(nèi)藏電感裝置，還包括第四圖案化材料層設(shè)置于該 第二導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
21. 如權(quán)利要求20的內(nèi)藏電感裝置，其中該第三圖案化材料層與該第四 圖案化材料層具相同的圖案。
22. 如權(quán)利要求4的內(nèi)藏電感裝置，其中該第二導(dǎo)電線(xiàn)圈直接設(shè)置于該基 板背部表面上，且第三圖案化材料層直接設(shè)置于該第二導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
23. —種內(nèi)藏電感裝置的制造方法，包括 提供基板；形成導(dǎo)電線(xiàn)圈于該基板上；以及形成第 一 圖案化高導(dǎo)磁率材料層于該基板上，且與該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線(xiàn)圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
24. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層直接形成于該基板上，接著再形成該導(dǎo)電線(xiàn)圈于該第一圖案化高導(dǎo)磁率材料層上。
25. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成第二圖案化 高導(dǎo)磁率材料層于該導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
26. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括全面性沉積高導(dǎo)磁率材料層，再藉由光刻蝕刻步 驟形成該第 一 圖案化高導(dǎo)磁率材料層。
27. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈的形成 步驟包括以電鍍、無(wú)電鍍或壓合或貼合工藝形成。
28. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈的形成 步驟包括以厚膜涂布、網(wǎng)印或噴印形成。
29. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈的形成 步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
30. 如權(quán)利要求25的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第二圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
31. 如權(quán)利要求25的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第二圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以全面性沉積或壓合或貼合法形成。
32. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接形 成于該基板上，接著再形成該第一圖案化高導(dǎo)磁率材料層于該導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
33. 如權(quán)利要求32的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線(xiàn)圈的形成 步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
34. 如權(quán)利要求32的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
35. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成導(dǎo)孔與第二 導(dǎo)電線(xiàn)圈與該基板的背部，使其與該導(dǎo)電線(xiàn)圈形成導(dǎo)電回路。
36. 如權(quán)利要求35的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括直接形成第三圖 案化高導(dǎo)磁率材料層于該基板的背部表面上，接著再形成該第二導(dǎo)電線(xiàn)圈于 該第三圖案化高導(dǎo)磁率材料層上。
37. 如權(quán)利要求36的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成第四圖案化 高導(dǎo)磁率材料層于該第二導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
38.如權(quán)利要求35的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括直接形成該第二 導(dǎo)電線(xiàn)圈于該基板的背部表面上，接著再形成該第三圖案化高導(dǎo)磁率材料層 于該第二導(dǎo)電線(xiàn)圈上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)藏電感組件及其制造方法。上述內(nèi)藏電感組件包括基板，導(dǎo)電線(xiàn)圈設(shè)置于該基板上，以及具有高導(dǎo)磁率(μ₁＞1)的圖案化材料層設(shè)置于該基板上，且與該導(dǎo)電線(xiàn)圈直接接觸。該圖案化材料層與該導(dǎo)電線(xiàn)圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
文檔編號(hào)H01F17/00GK101211689SQ200610171769
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者卓威明, 徐欽山, 陳昌升 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院