包括平面線圈的線圈組件的制作方法
【專利摘要】線圈組件(1)包括：包含多匝(15)的平面線圈(2)，其配置在第一磁芯板(3)中的槽(10)內(nèi)；以及第二磁芯板(8)，其中，所述第一磁芯板(3)和所述第二磁芯板(8)彼此直接相接觸或者被厚度(t)等于或小于50μm的電絕緣的絕緣層(5)分離，以及至少一個接頭(6)從所述線圈(2)起在貫通所述第一磁芯板(3)的各自的通路孔(11)內(nèi)延伸至各自的接觸墊(7)，其中，所述線圈(2)和所述接頭(6)是一體形成的。
【專利說明】包括平面線圈的線圈組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有一個或多個平面線圈的表面安裝型線圈組件和變壓器、以及用于制造這些線圈組件和變壓器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如電力管理、信號調(diào)節(jié)和信號隔離的許多應(yīng)用中，需要由線圈形成的高性能電感器。平面線圈包括通常全部存在于同一平面內(nèi)(例如，以平螺旋的形式)或存在于少量平行平面內(nèi)(例如，以在大致平行平面的堆疊中配置多個螺旋的形式)的一匝或多匝導(dǎo)電性材料。這些匝經(jīng)由被稱為“接頭”的引線連接至外部。將包括線圈的匝、接頭、制造線圈的基板以及磁芯的組件稱為線圈組件。平面線圈與軸向線圈相比具有高度相對低的優(yōu)點，由此提供相對較低的封裝高度和整體較小的器件。
[0003]為了在例如太空、工業(yè)、醫(yī)療和消費類應(yīng)用中使用，一直期望開發(fā)更加有效且緊湊的DC-DC轉(zhuǎn)換器、變壓器、電動馬達(dá)所用的包括線圈組件的電感器。
[0004]優(yōu)選地，包括平面線圈的線圈組件能夠表面安裝至印刷電路板(PCB)，從而提高將這些線圈組件裝入包括PCB上的其它電子器件的系統(tǒng)的可制造性。對于能夠表面安裝的電子器件，需要在該器件的表面上配置接觸墊。然后，這些接觸墊可以配置有焊料凸塊，這些焊料凸塊隨后與PCB上的接觸區(qū)域相接觸，或者上述接觸墊可以與存在于PCB的接觸區(qū)域上的焊料凸塊相接觸。
[0005]傳統(tǒng)上，通過在半導(dǎo)電或絕緣基板上沉積(例如，電鍍)線圈導(dǎo)電材料(例如，銅(Cu))來制造包括至少一個平面線圈的線圈組件。之后，在抗蝕劑中對匝圖案進行圖案化，并且對線圈導(dǎo)電材料進行蝕刻，由此形成平面線圈。在該基板的一面上設(shè)置包括通常由軟性鐵氧體制成的第一磁芯板的磁芯，并且在該基板的相對面上安裝通常也由軟性鐵氧體制成的第二磁芯板。第二磁芯板被配置成經(jīng)由源自于第二磁芯板的突起與第一磁芯板相接觸，其中這些突起經(jīng)由設(shè)置在基板中的孔延伸至下方的板。通過線圈組件的該配置，磁場受到位于線圈的上方和下方的磁芯板、以及最外匝的周邊外側(cè)的任何突起和位于最內(nèi)匝的內(nèi)側(cè)的任何突起所約束。
[0006]為了進一步增加磁通量的約束并由此提高感抗，還期望使磁芯配置在線圈的各匝中間。W02010001339A2教導(dǎo)了如何通過特殊的后屏蔽和前屏蔽來獲得較高的感抗。這里，線圈設(shè)置在硅基板上。軟磁性金屬材料沉積在線圈的頂部，并且軟磁性金屬材料延伸到線圈的各匝中間。軟磁性金屬材料還沉積在硅基板的相反側(cè)上。在該基板中蝕刻出通路孔，并且這些通路孔被軟磁性材料填充，由此形成使各側(cè)上的軟磁性金屬材料彼此耦合的通路，由此進一步增加磁約束。這些通路不與線圈電接觸。
[0007]在上述申請中，線圈的各匝的高度相對于整個線圈組件的高度的比例相對較低，這是因為整個線圈組件的高度包括沒有促成磁約束和感抗的非磁性硅基板的厚度。沒有說明線圈的接觸，僅提到接頭接觸線圈的匝。
[0008]US6831543教導(dǎo)了可安裝在印刷板的表面上的平面線圈組件，其中認(rèn)為該組件具有小的功率損失和大的感抗。這通過設(shè)置包括上鐵氧體磁性膜、下鐵氧體磁性膜和在中間插入的平面線圈的表面安裝型線圈組件來實現(xiàn)，其中，在平面線圈終端部分上方的上鐵氧體磁性膜中形成有開口，并且在上鐵氧體磁性膜上形成有經(jīng)由該開口與線圈終端部分導(dǎo)通的外部電極(在本申請中與接頭和接觸墊相對應(yīng))。還教導(dǎo)了以下:該外部電極優(yōu)選通過利用熱處理對主要包括N1、Pd、Pt、Ag、Au的其中一個或包含這些材料的合金粉末的導(dǎo)體糊劑或者主要包括Sn的焊料糊劑進行處理來形成。還教導(dǎo)了以下:在該工藝中途的污染可能會使從線圈終端部分向著外部電極的導(dǎo)通劣化，同時伴隨有電壓下降以及(在最差的情況下)器件故障。這優(yōu)選可以通過在設(shè)置外部電極之前利用酸進行光蝕刻或利用有機溶劑進行清潔來緩和。在形成了外部電極之后，形成接觸該外部電極的金屬蓋。所沉積的下鐵氧體磁性膜的厚度被限制為100 μ m。對于所研究的下一個更厚的膜厚度150 μ m，該膜剝落，因而表明該更大厚度不適合用在平面線圈組件中。所提到的上鐵氧體磁性膜的厚度為40 μ m。
[0009]US6060976教導(dǎo)了如下平面變壓器，其中該平面變壓器具有由外周上具有絕緣樹脂膜的導(dǎo)電膜形成的初級平面線圈以及次級平面線圈。初級平面線圈和次級平面線圈裝配在包括磁性物質(zhì)的第一基板(在本申請中與第一磁芯板相對應(yīng))的上表面上所形成的裝配槽內(nèi)。顯然，基板的厚度不受膜剝落或類似情形所限制。裝配槽具有均延伸到第一基板的側(cè)表面的入口部和出口部。這些線圈通過將內(nèi)置有銅箔的多種樹脂膜的堆疊沖壓成與裝配槽的形狀相似的形狀來獲得，其中銅箔的厚度約為幾十μ m。其后是通過浸潰來利用樹脂膜涂敷該堆疊，以使得該堆疊的側(cè)表面被樹脂涂覆，然后使該堆疊干燥。然后將這些線圈插入并裝配至裝配槽。次級平面線圈和初級平面線圈的端部定位在裝配槽的入口部和出口部。線圈的端部的樹脂被去除，由此使連接到引線的導(dǎo)體暴露。US6060976沒有教導(dǎo)引線是如何連接的以及是否可以制造成表面安裝型器件。在第一基板的上表面上安裝有磁性物質(zhì)的第二基板(在本申請中與第二磁芯板相對應(yīng))，其中該第二基板具有設(shè)置在與第一基板相對的表面上的間隙絕緣層，該層的厚度優(yōu)選為I?50 μ m。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的是提供一種表面安裝型線圈組件和變壓器，其具有:一個或多個包含多匝的平面線圈，其配置在第一磁芯板中的槽內(nèi)，由此所述第一磁芯板在線圈的各匝之間延伸；以及第二磁 芯板，其中所述第一磁芯板和所述第二磁芯板彼此直接相接觸或者被厚度等于或小于50μπι的電絕緣的絕緣層分離，由此在線圈終端部分和接頭之間不存在因不同的工藝步驟所引起的界面。任何這種界面均可能會造成器件劣化。該目的通過在同一工藝步驟中形成線圈和接頭以使得這兩者一體形成來實現(xiàn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在與線圈和接頭相同的工藝步驟中還形成了至少一個接觸墊，由此接頭與線圈和接觸墊一體形成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一磁芯板的厚度優(yōu)選在大于ΙΟΟμπι直至4000μπι的范圍內(nèi)。由此，感抗進一步增加。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第二磁芯板的厚度在50 μ m?4000 μ m的范圍內(nèi)。
[0011]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，線圈的各匝的高度在大于ΙΟΟμπι直至ΙΙΟΟμπ?的范圍內(nèi)、或者優(yōu)選在大于150 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范圍內(nèi)、或者甚至更優(yōu)選在大于200 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范圍內(nèi)。這樣提供了在高電流密度下降低線圈阻抗和功率損失以及改善冷卻的更多優(yōu)點。[0012]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的線圈組件的方法。該方法包括設(shè)置具有被形成為平螺旋的至少一個槽以及至少一個通路孔的第一磁芯板。隨后，在槽內(nèi)沉積形成線圈的材料并且在通路孔內(nèi)沉積形成接頭的材料，以使得線圈和至少一個接頭是一體形成的，由此消除了針對中間光蝕刻或清潔步驟以及用以沉積形成至少一個接頭的材料的第二個工藝步驟的需要。優(yōu)選地，在與線圈和至少一個接頭相同的步驟中沉積形成與該至少一個接頭相連接的接觸墊的材料，以使得該至少一個接頭也與各接觸墊一體形成。該方法不需要沉積磁芯材料，由此避免了裂紋、剝落、分層以及針對較厚的磁性膜的長沉積時間。該方法還提供了增加線圈的各匝的高度并且縮短各匝之間的間距的可能性。這是可能的，因為在槽中沉積線圈導(dǎo)電材料意味著線圈的各匝的截面形狀不會因崩塌(collapsing)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險而受到限制，其中該徑向收攏結(jié)構(gòu)是對傳統(tǒng)制造方法中使用的獨立結(jié)構(gòu)進行光刻、蝕刻和清潔期間可能發(fā)生的。
[0013]在從屬權(quán)利要求中定義了本發(fā)明的實施例。通過以下針對本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和新穎特征將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]現(xiàn)在將參考附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中:
[0015]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件的一個實施例的示意側(cè)視圖。
[0016]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件的一個實施例的第二磁芯板被去除的示意平面圖。
[0017]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件的另一實施例的示意側(cè)視圖，其中在第一磁芯板和第二磁芯板之間的線圈的中心處具有氣隙。
[0018]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件的又一實施例的示意側(cè)視圖，其中在第一磁芯板中具有線圈構(gòu)件并且貫通第一磁芯板存在接頭、以及在第二磁芯板中具有線圈構(gòu)件以及貫通第二磁芯板存在接頭。
[0019]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件的再一實施例的示意側(cè)視圖，其中在第一磁芯板中具有線圈構(gòu)件并且貫通第一磁芯板存在接頭、以及在第二磁芯板中具有線圈構(gòu)件。
[0020]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器的一個實施例的示意側(cè)視圖，其中這些平面線圈以交錯模式配置在第一磁芯板中。
[0021]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器的一個實施例的第二磁芯板被去除的示意側(cè)視圖，其中這些平面線圈以交錯模式配置在第一磁芯板中。
[0022]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器的另一實施例的示意側(cè)視圖，其中這些平面線圈以徑向順次模式配置在第一磁芯板中。
[0023]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器的又一實施例的示意側(cè)視圖，其中與貫通第一磁芯板的接頭相連接的平面線圈配置在第一磁芯板中，并且與貫通第二磁芯板的接頭相連接的另一平面線圈配置在第二磁芯板中。
[0024]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器的再一實施例的示意側(cè)視圖，其中與貫通第一磁芯板的接頭相連接的平面線圈配置在第一磁芯板中，并且與貫通第一磁芯板的接頭相連接的另一平面線圈配置在第二磁芯板中。[0025]圖11示出根據(jù)本發(fā)明的線圈組件的制造期間的不同階段的示意側(cè)視圖。
[0026]圖12示出根據(jù)本發(fā)明的線圈組件中的槽的可選形狀的示意側(cè)視圖。
[0027]圖13示出根據(jù)本發(fā)明的線圈組件中通路孔的不同形狀的示意側(cè)視圖。
[0028]這些附圖中的比例不是按比例尺繪制的。對其進行了調(diào)整以便于附圖的易讀性。
【具體實施方式】
[0029]在相同的附圖標(biāo)記包括在幾個圖中的情況下，該附圖標(biāo)記表示相同類型的特征。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的線圈組件I的側(cè)視圖，其中線圈組件I包括平面線圈2，該平面線圈2由沉積在種子層12 (例如，其由鈦(Ti)和銅(Cu)或者鈦鎢(TiW)和銅(Cu)制成)上的例如銅(Cu)的線圈導(dǎo)電材料4(優(yōu)選為Cu)制成，該平面線圈2包括位于第一磁芯板3中的槽10內(nèi)的至少一匝15。槽10是按照線圈2的形狀形成的。槽10的深度H優(yōu)選在ΙΟΟμπι?ΙΟΟΟμπι的范圍內(nèi)。槽10的匝15的寬度W優(yōu)選在50μπι?1000 μ m的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在200 μ m?800 μ m的范圍內(nèi)。槽10的兩個相鄰匝15的兩個相鄰邊緣之間的間距S優(yōu)選在50μπι?IOOOym的范圍內(nèi)。槽10的各匝15的寬度W相對于槽10的深度H之比優(yōu)選為1: 1.2?1:20、并且更優(yōu)選為1:2?1:5。線圈2的各匝15的寬度w相對于線圈2的高度h之比也優(yōu)選為1:1.2?1:20、并且更優(yōu)選為1:2?1:5。第一磁芯板3的厚度Tl優(yōu)選在比槽10的深度H大多于100 μ m直至4000 μ m的范圍內(nèi)。槽10的匝15的截面形狀不限于矩形，并且可以具有諸如V字形、U字形、半圓形或具有圓角的形狀等的任何其它形狀。線圈2的匝15的截面形狀不限于矩形，該截面形狀可以具有諸如V字形、U字形、半圓形或具有圓角的形狀等的任何其它形狀并且可以不同于槽10的匝15的截面形狀。槽10可以被線圈導(dǎo)電材料4部分填充、完全填充或過填充。在槽10被線圈導(dǎo)電材料4過填充的情況下，線圈2的匝15可以獲得蘑菇形的截面形狀。線圈2的匝15的線圈導(dǎo)電材料4的高度h優(yōu)選在大于100 μ m直至1100 μ m的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選在大于150 μ m直至ΙΙΟΟμπ?的范圍內(nèi)，或甚至更優(yōu)選在大于200 μ m直至1100 μ m的范圍內(nèi)。第一磁芯板3包括例如軟性鐵氧體的磁性材料。在線圈2和第一磁芯板3之間，設(shè)置有厚度t優(yōu)選在I μ m?50 μ m的范圍內(nèi)的、例如由化學(xué)氣相沉積的聚(對-苯二亞甲基)聚合物(例如，Parylene?)所制成的薄型電絕緣的絕緣層5，以避免電流從線圈2流向第一磁芯板3。在本發(fā)明的該實施例中，絕緣層5還覆蓋第一磁芯板3的形成槽10的表面。然而，可以將該絕緣層從不需要其絕緣性的區(qū)域(例如，第一磁芯板3和(以下所述的)第二磁芯板8之間的接觸區(qū)域)去除。
[0030]為了提供與線圈2的電接觸，與線圈2—體形成并且由與線圈導(dǎo)電材料4相同的材料制成的接頭6從線圈2起在第一磁芯板3中其各自的通路孔11內(nèi)延伸至其各自的接觸墊7。優(yōu)選地，每個接觸墊7與各自的接頭6 —體形成，從而由與線圈導(dǎo)電材料4相同的材料制成。在圖1中，通路孔的寬度或半徑在通路孔11的整個長度內(nèi)均相同。然而，可能優(yōu)選其它形狀，后面將在該詳細(xì)說明部分中進行說明。還配置有絕緣層5以防止電流從接頭6流向第一磁芯板3以及從接觸墊7流向第一磁芯板3。第二磁芯板8配置在第一磁芯板3的形成有槽10的面上，從而包住線圈2。在本發(fā)明的該實施例中，絕緣層5保留在第一磁芯板3上的該第一磁芯板3支撐第二磁芯板8的表面的部分上?？蛇x地,可以通過去除第一磁芯板3上的該第一磁芯板3支撐第二磁芯板8的表面的部分上的絕緣層5來實現(xiàn)第一磁芯板3和第二磁芯板8之間的直接接觸。第二磁芯板8包括例如軟性鐵氧體的磁性材料。第二磁芯板8的厚度T2優(yōu)選在50μπι?4000μπι的范圍內(nèi)。第二磁芯板8的凹部9的尺寸和配置使得防止了線圈2和接頭6與第二磁芯板8相接觸，并且使得留有氣隙，這提供了增加最大飽和磁場的優(yōu)勢。圖2示出第二磁芯板8被去除的線圈組件I的俯視圖。圖2示出具有3.5匝15的二次螺旋線圈，但線圈2還可以形成為諸如圓形螺旋等的其它形狀。示出了接頭6的位置。這里，接頭6的側(cè)壁中的三個側(cè)壁與線圈2的端部的各邊一致。還可以通過設(shè)置比槽10寬的通路孔11來使接頭6比線圈2的端部寬。優(yōu)選地，通路孔11的邊緣延伸不超過相對于槽10的相鄰匝15的間距的2/3以上。更優(yōu)選地，通路孔11的邊緣延伸不超過相對于槽10的相鄰匝15的間距的一半以上。還可以在與槽10的各端部相距一定距離處設(shè)置通路孔11。
[0031]圖3示出具有平面線圈302的線圈組件301的另一實施例，其中在第一磁芯板303和第二磁芯板308之間的線圈中心處具有氣隙313。這樣提供了增加最大飽和磁場的優(yōu)勢。該中心氣隙也可以與線圈上方的氣隙相同，由此得到在凹部309的中心處不存在突起329的凹部309。
[0032]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的線圈組件401的又一實施例，其中在第一磁芯板403中具有第一線圈構(gòu)件414并且在第二磁芯板408中具有第二線圈構(gòu)件415。為了使第一線圈構(gòu)件414與第二線圈構(gòu)件415相接觸，以與第一線圈構(gòu)件414相接觸的方式在第一磁芯板403上配置焊料凸塊416 (或者例如導(dǎo)電膠的其它類型的導(dǎo)電配置)。焊料凸塊416被定位成與第二磁芯板408上的線圈墊417相接觸，其中所述線圈墊417與第二線圈構(gòu)件415相接觸。第一接頭430在第一磁芯板403中的第一通路孔434內(nèi)延伸至第一接觸墊431，并且第二接頭432在第二磁芯板408中的第二通路孔435內(nèi)延伸至第二接觸墊433。在本實施例中，第一磁芯具有凹部425并且第二磁芯具有凹部426，其中這兩個凹部一起在這些線圈構(gòu)件之間留有氣隙。還可以考慮用以形成氣隙的其它結(jié)構(gòu)，例如通過僅在一個磁芯板中設(shè)置凹部。
[0033]圖5示出根據(jù)本實施例的具有平面線圈的線圈組件501的再一實施例，其中在第一磁芯板503中具有第一線圈構(gòu)件514并且在第二磁芯板508中具有第二線圈構(gòu)件515。為了使第一線圈構(gòu)件514與第二線圈構(gòu)件515相接觸，以與第一線圈構(gòu)件514相接觸的方式在第一磁芯板503上配置焊料凸塊516。將焊料凸塊516定位成各自接觸第二磁芯板508上的相等數(shù)量的線圈墊517的其中一個，其中所述線圈墊與第二線圈構(gòu)件515相接觸。接頭506在第一磁芯板503中的通路孔518內(nèi)延伸至接觸墊507。
[0034]圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器624的實施例，其中第一線圈618和第二線圈619以交錯模式配置在第一磁芯板603中。第一線圈618與在第一磁芯板603中的第一線圈通路孔625內(nèi)延伸至第一線圈接觸墊621的多個第一線圈接頭620相連接，并且第二線圈619與在第一磁芯板603中的第二線圈通路孔626內(nèi)延伸至第二線圈接觸墊623的多個第二線圈接頭622相連接。
[0035]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器824的另一實施例，其中最大直徑為Dl的線圈818和最小直徑為D2的第二線圈819以徑向順次模式配置在第一磁芯板803中。優(yōu)選地，第一線圈818與第二線圈819同心。第一線圈818與在第一磁芯板803中的第一線圈通路孔825內(nèi)延伸至第一線圈接觸墊821的多個第一線圈接頭820相連接，并且第二線圈與在第一磁芯板803中的第二線圈通路孔826內(nèi)延伸至第二線圈接觸墊823的多個第二線圈接頭822相連接。
[0036]圖9示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器924的實施例，其中第一線圈918配置在第一磁芯板903中并且第二線圈919配置在第二磁芯板908中。第一線圈918與在第一磁芯板903中的第一線圈通路孔927內(nèi)延伸至第一線圈接觸墊921的多個第一線圈接頭920相連接。第一磁芯903具有凹部925并且第二磁芯908具有凹部926。還可以考慮其它結(jié)構(gòu)，例如僅在一個磁芯板中具有凹部。第二線圈919與在第二磁芯板908中的第二線圈通路孔928內(nèi)延伸至第二線圈接觸墊923的多個第二線圈接頭922相連接。
[0037]圖10示出根據(jù)本發(fā)明的具有平面線圈的變壓器1024的實施例，其中第一線圈1018配置在第一磁芯板1003中并且第二線圈1019配置在第二磁芯板1008中。第一線圈1018與在第一磁芯板1003中的第一線圈通路孔1027內(nèi)延伸至第一線圈接觸墊1021的多個第一線圈接頭1020相連接。第二磁芯具有凹部1026。例如，還可以考慮在兩個磁芯板中都具有凹部的其它結(jié)構(gòu)。第二線圈1019經(jīng)由焊料1028與在第一磁芯板1003中的第二線圈通路孔1029內(nèi)延伸至第二線圈接觸墊1023的多個第二線圈接頭1022相連接。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個用于形成線圈組件的方法包括以下步驟:
[0039]?參見圖1la,設(shè)置厚度Tl優(yōu)選為大于200 μ m直至5000 μ m的第一磁芯板3。
[0040]?參見圖11b，例如通過銑削、噴砂、水沖，在第一磁芯板3的側(cè)ml中以匝15圖案的形式設(shè)置槽深度H優(yōu)選在100 μ π!?1000 μ m的范圍內(nèi)的槽10、并且設(shè)置通路孔11，其中通路孔11從該第一磁芯板的存在槽10的側(cè)ml貫通第一磁芯板3到達(dá)相對側(cè)m2。槽10的匝15的寬度W優(yōu)選在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在200 μ m?800 μ m的范圍內(nèi)，并且槽10的匝15之間的間距S優(yōu)選在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范圍內(nèi)。槽10的匝15的寬度W相對于槽10的深度H之比優(yōu)選為1:1.2?1:20，并且更優(yōu)選為1:2?1:5。第一磁芯板3的厚度Tl優(yōu)選在比槽10 的深度H厚大于IOOym直至4000 μ m的范圍內(nèi)。
[0041]?設(shè)置絕緣層5，其中該絕緣層5至少覆蓋槽10的底部和槽10的側(cè)壁的大部分以及各通路孔11的側(cè)壁。優(yōu)選地，如圖1lC所示，使用例如聚(對-苯二亞甲基)聚合物(例如，Parylene?)的化學(xué)氣相沉積，該絕緣層共形地沉積在所有表面上。絕緣層5的厚度t優(yōu)選在Ιμπι?50μηι的范圍內(nèi)。
[0042]?參見圖lld，通過例如在第一磁芯板3的存在槽10的側(cè)ml和第一磁芯板3的相對側(cè)m2上沉積來設(shè)置種子層12。然后，通過光刻和蝕刻對該第一磁芯板的存在槽10的側(cè)ml進行圖案化，從而在槽10和通路孔11中留有金屬層。在第一磁芯板3的相對側(cè)m2上，種子層12保留?？蛇x地，對于第一磁芯板3的存在槽10的側(cè)ml，可以使用僅在槽10的底部和通路孔11內(nèi)沉積金屬的經(jīng)由掩模板結(jié)構(gòu)的選擇性頂側(cè)沉積。種子層12優(yōu)選包括T1-Cu、TiW-Cu，但還可以是其它類型的金屬。種子層12的總厚度優(yōu)選在IOOnm?700nm的范圍內(nèi)。
[0043]?可選地(未示出地)，通過例如干法層壓，優(yōu)選在非共形層中設(shè)置光致抗蝕劑，進行光刻并由此去除槽區(qū)域內(nèi)的抗蝕劑。
[0044]?參見圖lie，通過電鍍來設(shè)置例如銅(Cu)的線圈導(dǎo)電材料4，在同一工藝階段填充槽10和通路孔11。線圈2的各匝的線圈導(dǎo)電材料4的高度h優(yōu)選在IOOym以上直至IlOOym的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在150μπι以上直至IlOOym的范圍內(nèi)、并且甚至更優(yōu)選在200 μ m以上直至1100 μ m的范圍內(nèi)。[0045]?參見圖1lf，在第一磁芯板的與具有線圈2的側(cè)相對的側(cè)上設(shè)置接觸墊7?？蛇x地，可以在與進行槽10和通路孔11的填充相同的工藝階段設(shè)置一個或多個接觸墊7。
[0046]?設(shè)置厚度T2優(yōu)選在50 μ m?4000 μ m的范圍內(nèi)的第二磁芯板8。
[0047]?參見圖llg，在第二磁芯板中設(shè)置凹部9。
[0048]?使用例如膠粘、機械夾緊或焊接來將第二磁芯板8安裝在第一磁芯板3上。
[0049]圖12a?f示出根據(jù)本發(fā)明的第一磁芯板3或第二磁芯板8中的槽10的不同截面形狀的示例。圖12a示出截面為矩形的槽10。圖12b示出具有圓形底部bl和略微傾斜的上側(cè)壁Si的槽10。圖12c示出V字形的槽10，其中上側(cè)壁s3比下側(cè)壁s2陡峭。圖12d示出具有V字形的底部b2和垂直的上側(cè)壁s4的槽10。圖12e示出V字形的槽10，其中斜率沿著各側(cè)壁s5均相同。圖12f示出具有平坦的底部b3和傾斜的側(cè)壁s6的槽10。諸如圖12b等的槽的圓形形狀對于降低磁場集中而言可能是有利的，而V字形槽的形狀為銅電鍍槽填充提供了優(yōu)勢。
[0050]圖13a?e示出根據(jù)本發(fā)明的通路孔11的不同形狀的示例。在與通路孔11的在槽10和第一磁芯板3的相對側(cè)m2之間延伸的長度垂直的平面內(nèi)，通路孔11例如可以具有矩形、橢圓形或圓形的截面，其中參見圖13a，截面形狀和尺寸在通路孔11的整個長度內(nèi)均相同。可選地，諸如在矩形截面的情況下任一邊的寬度或者在橢圓形或圓形截面的情況下的半徑等的截面形狀和尺寸在通路孔11的長度內(nèi)可以改變。于是，通路孔11具有較容易利用種子層沉積的傾斜側(cè)壁。傾斜側(cè)壁還使得較容易在電鍍期間獲得通路孔的無孔隙填充。在傾斜側(cè)壁的情況下，通路孔可以向著第一磁芯板3的存在槽10的側(cè)ml變寬(參見圖13b)，或者向著第一磁芯板3的相對側(cè)m2變寬(參見圖13c)，由此這些情況下的通路孔呈例如截頂棱錐或圓錐的形狀。側(cè)壁的斜率還可以沿著通路孔11的長度而不同。然后，側(cè)壁沿著通路孔11在第一磁芯板3的存在槽10的側(cè)ml和第一磁芯板3的相對側(cè)m2之間延伸的長度可以具有圓角斜面或者區(qū)別更大的不同斜率的區(qū)間。斜率甚至可以相對于垂直改變方向，由此在通路孔11中形成縮頸。圖13d示出如下示例:上側(cè)壁s7向著第一磁芯板3的內(nèi)部不斷變窄，由此，與通路孔11的內(nèi) 部相比，使通路孔11向著第一磁芯板3的存在槽10的側(cè)ml變寬，并且下側(cè)壁S8向著第一磁芯板3的內(nèi)部不斷變窄，由此與通路孔11的內(nèi)部相比，使該通路孔向著第一磁芯板3的相對側(cè)m2變寬。在上側(cè)壁s7和下側(cè)壁s8接觸的部位形成有縮頸Si。利用該結(jié)構(gòu)，獲得了接頭的機械支撐的又一優(yōu)點，從而改善了器件的魯棒性和可靠性。通過圖13e看出該結(jié)構(gòu)的特殊對稱情況，其中縮頸c2配置在第一磁芯板3的中部，并且各上側(cè)壁s9和各下側(cè)壁SlO彼此成鏡像。在其它結(jié)構(gòu)中，縮頸可以在通路孔11的長度的區(qū)間內(nèi)延伸，由此該縮頸呈例如圓柱體或平行六面體的形狀。當(dāng)然，本段落中所描述的通路孔11的不同形狀的示例也適用于貫通第二磁芯板8的通路孔。
[0051]本發(fā)明還涉及包括槽10的磁芯板，在該槽10中配置有包括多匝15的平面線圈2，其中至少一個接頭6從所述線圈2起在貫通所述磁芯板3的各自的通路孔11中延伸至各接觸墊7，以及線圈2和接頭6是一體形成的。這種磁芯板還可以包括與接頭一體形成的接觸墊。
[0052]本發(fā)明不意圖局限于所示的這些實施例，而是意圖包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)涵蓋的所有實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種表面安裝型線圈組件(1)，其包括:包含多匝(15)的平面線圈(2)，其配置在第一磁芯板(3)中的槽(10)內(nèi)；以及第二磁芯板(8),其中,所述第一磁芯板(3)和所述第二磁芯板(8)彼此直接相接觸或者被厚度(t)等于或小于50 的電絕緣的絕緣層(5)分離，以及至少一個接頭(6)從所述線圈(2)起在各自的貫通所述第一磁芯板(3)的通路孔(11)內(nèi)延伸至各自的接觸墊(7)，所述線圈組件的特征在于，所述線圈(2)和所述接頭(6)是一體形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈組件，其特征在于，所述至少一個接頭(6)是與其各自的接觸墊(X) 一體形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈組件，其特征在于，所述線圈(2)的匝(15)的高度(h)在IOOiim以上直至IlOOiim的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈組件，其特征在于，所述線圈(2)的匝(15)的高度(h)在150iim以上直至IlOOiim的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈組件，其特征在于，所述線圈(2)的匝(15)的高度(h)在200iim以上直至IlOOiim的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)的寬度(W)在50 ii m?1000 u m的范圍內(nèi)?！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)的寬度(W)在200 ii m?800 ii m的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述槽(10)的匝(15)之間的間距⑶在50iim?IOOOiim的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述第一磁芯板(3)的厚度(Tl)在比所述槽(10)的深度(H)大IOOiim以上直至4000 iim的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述線圈(2)包括包含至少兩匝的第一線圈構(gòu)件(414,514)和包含至少兩匝的第二線圈構(gòu)件(415，515)，其中所述第二磁芯板(408，508)在所述第二線圈構(gòu)件(415，515)的匝之間延伸，所述第二線圈構(gòu)件(415，515)電連接至所述第一線圈構(gòu)件(414，514)的匝，其中，所述第一磁芯板(3)在所述第一線圈構(gòu)件(414，514)的匝之間延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的線圈組件，其特征在于，至少所述第一磁芯板(3)或所述第二磁芯板(8)具有提供所述線圈(2)所用的空間的凹部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的線圈組件，其特征在于，在所述第一磁芯板(303)和所述第二磁芯板(308)之間的所述平面線圈(302)的中心處存在氣隙(313)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的線圈組件，其特征在于，在所述通路孔(11)的從所述第一磁芯板(3)的存在所述槽(10)的側(cè)(ml)到所述第一磁芯板(3)的相對側(cè)(m2)的長度內(nèi)，各所述通路孔(11)的截面改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的線圈組件，其特征在于，各所述通路孔(11)向著所述第一磁芯板(3)的存在所述槽(10)的側(cè)(ml)以及向著所述第一磁芯板(3)的相對側(cè)(m2)都寬于所述通路孔的內(nèi)部。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的線圈組件，其特征在于，所述槽(10)具有傾斜的側(cè)壁。
16.一種磁芯板，其包括槽(10)，在所述槽(10)中配置有包括多匝(15)的平面線圈(2)，其中至少一個接頭(6)從所述線圈(2)起在各自的貫通所述磁芯板(3)的通路孔(11)內(nèi)延伸至各自的接觸墊(7)，所述磁芯板的特征在于，所述線圈(2)和所述接頭(6)是一體形成的。
17.一種變壓器，其特征在于，所述變壓器包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的線圈組件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變壓器，其特征在于，所述變壓器在所述第一磁芯板(603,803)中包括兩個所述平面線圈(618,818,619,819)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的變壓器，其特征在于，所述平面線圈(618，619)是以交錯模式配置的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的變壓器，其特征在于，所述平面線圈(818，819)是以徑向順次模式配置的。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的變壓器，其特征在于，所述第一磁芯板(903，1003)包括第一平面線圈(918，1018)，并且所述第二磁芯板(908，1008)包括第二平面線圈(919，1019)。
22.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: -設(shè)置厚度(Tl)優(yōu)選為200 μ m以上直至5000 μ m的第一磁芯板(3)； -例如通過銑削、噴砂或水沖，在所述第一磁芯板(3)中以匝(15)圖案的形式設(shè)置槽深度⑶優(yōu)選在IOOym?IOOOym的范圍內(nèi)的槽(10)并且設(shè)置貫通所述第一磁芯板(3)的通路孔(11)，其中:所述槽(10)的`匝(15)的寬度(W)優(yōu)選在50μπι?ΙΟΟΟμπι的范圍內(nèi)、甚至更優(yōu)選在200μπι?SOOym的范圍內(nèi)，所述槽(10)的匝(15)之間的間距⑶優(yōu)選在50μπι?IOOOym的范圍內(nèi)，所述槽(10)的匝(15)的寬度(W)相對于所述槽(10)的深度(H)之比為1: 1.2?1:20、并且更優(yōu)選為1:2?1:5，以及所述第一磁芯板(3)的厚度(Tl)優(yōu)選在比所述槽(10)的深度(H)厚100 μ m以上直至4000 μ m的范圍內(nèi)； -設(shè)置絕緣層(5)，其中所述絕緣層(5)至少覆蓋所述槽(10)的底部和所述槽(10)的側(cè)壁的實質(zhì)部分以及各通路孔(11)的側(cè)壁，以及優(yōu)選地，使用例如聚對苯二亞甲基聚合物(例如，Parylene?)的化學(xué)氣相沉積使所述絕緣層(5)共形地沉積在所有表面上，并且所述絕緣層(5)的優(yōu)選厚度⑴在I μ m?50 μ m的范圍內(nèi)； -在所述槽中設(shè)置種子層(12)，所述種子層(12)優(yōu)選為T1-Cu、TiW-Cu，但還能夠是其它類型的金屬，其中所述種子層(12)的總厚度優(yōu)選在IOOnm?700nm的范圍內(nèi)； -通過電鍍來設(shè)置優(yōu)選為Cu的線圈導(dǎo)電材料(4)，在同一階段填充所述槽(10)和所述通路孔(11)，其中所述線圈⑵的匝的所述線圈導(dǎo)電材料⑷的高度(h)優(yōu)選在ΙΟΟμπι以上直至1100 μ m的范圍內(nèi)、更優(yōu)選在150 μ m以上直至1100 μ m的范圍內(nèi)、并且甚至更優(yōu)選在200 μ m以上直至1100 μ m的范圍內(nèi)； -設(shè)置厚度(T2)優(yōu)選在50 μ m?4000 μ m的范圍內(nèi)的第二磁芯板(8)； -在所述第二磁芯板中設(shè)置凹部(9);以及 -使用例如膠粘、機械夾緊或焊接，將所述第二磁芯板(8)安裝在所述第一磁芯板(3)上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述線圈導(dǎo)電材料(4)還設(shè)置在所述第一磁芯板⑶的與所述第一磁芯板⑶的存在所述槽(10)的側(cè)(ml)相對的側(cè)(m2)。
24.根據(jù)權(quán) 利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述種子層(12)是經(jīng)由掩模板沉積得到的。
【文檔編號】H01F27/29GK103430256SQ201280011780
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月4日
【發(fā)明者】R·瑟斯羅德 申請人:Aac微技術(shù)有限公司