电感器的制作方法

电感器
1.本技术是申请日为2018年10月17日、申请号为201811210084.6、名称为“电感器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开涉及一种电感器，更具体地，涉及一种功率电感器。


背景技术：

3.根据近来电子装置的高性能和更大屏幕尺寸的趋势，诸如智能电话的便携式电子装置需要高可靠性和小型化的内部组件。功率电感器的可靠性可以通过由磁性涂层而增大击穿电压(bdv)、增大系统级封装(sip)应用的主体强度等来改善。但是当功率电感器安装在电源管理集成电路(pmic)周围时，外电极可能由于热收缩和膨胀引起的应力而变成脱离的，这会降低功率电感器的可靠性。


技术实现要素：

4.本公开的一方面可以提供一种通过增大内部线圈与外电极之间的接触性质来确保可靠性的电感器。
5.根据本公开的一方面，一种电感器可以包括：主体，所述主体包括具有第一端部和第二端部的内部线圈以及包封所述内部线圈并包含磁性颗粒的包封剂；第一外电极和第二外电极，可以位于所述主体的外表面上，并且电连接到所述内部线圈；第一金属扩展部，可以围住所述第一端部，并且与所述内部线圈的所述第一端部直接接触，所述第一金属扩展部可以位于所述主体与所述第一外电极之间；第二金属扩展部，可以围住所述第二端部，并且与所述内部线圈的所述第二端部直接接触，所述第二金属扩展部可以位于所述主体与所述第二外电极之间；以及第一连接层和第二连接层，均包括多个层，所述第一连接层可介于所述第一金属扩展部与所述第一外电极之间，并且所述第二连接层可介于所述第二金属扩展部与所述第二外电极之间，所述多个层中的每个层可以包含金属间化合物。
6.根据本公开的另一方面，一种电感器可包括：主体，包括线圈，所述线圈具有在所述主体的侧表面处暴露的端部，所述端部具有暴露部分，所述暴露部分具有第一区域；金属扩展部，位于所述侧表面上，与所述线圈的所述端部的所述暴露部分接触，并覆盖所述侧表面的第二区域，所述第二区域大于所述端部的所述第一区域；第一内层，围住所述金属扩展部，并与所述金属扩展部接触，并且所述第一内层包含第一金属间化合物；第二内层，围住所述第一内层，与所述第一内层接触，并且所述第二内层包含第二金属间化合物；以及外电极层，围住所述第二内层，并与所述第二内层接触。
7.根据本公开的又一方面，一种电感器可包括：主体，包括线圈，所述线圈具有在所述主体的侧表面处暴露的端部；外电极，位于所述主体的所述侧表面上，并电连接到所述线圈的所述端部，其中，所述线圈的所述端部通过第一层和第二层电连接到所述外电极，其中，所述第一层具有比所述端部的横截面积宽的横截面积，所述第二层包含金属间化合物。
附图说明
8.通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：
9.图1是根据本公开中的示例性实施例的电感器的透视图；
10.图2是沿图1的线i-i’截取的截面图；以及
11.图3是根据图1和图2的电感器的修改示例的电感器的截面图。
具体实施方式
12.在下文中，将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
13.将描述根据本公开中的示例性实施例的电感器，但是电感器不必局限于此。
14.图1是根据本公开的电感器100的透视图。图2是沿图1的线i-i’截取的截面图。
15.参照图1和图2，电感器100可以包括主体1以及位于主体的外表面上的第一外电极21和第二外电极22。
16.主体1可以形成电感器的外部。主体1可以具有：上表面和下表面，在厚度方向(t)上彼此相对；第一端表面和第二端表面，在长度方向(l)上彼此相对；以及第一侧表面和第二侧表面，在宽度方向(w)上彼此相对。主体1可以具有大体上六面体的形状。
17.主体1可以包括包含磁性颗粒的包封剂11。包封剂11可以利用处于磁性颗粒分散在树脂中的状态的磁性颗粒-树脂组合物来形成。例如，包封剂11可以通过填充铁氧体或金属基软磁材料来形成。铁氧体可以包括本领域已知的诸如以mn-zn基铁氧体、ni-zn基铁氧体、ni-zn-cu基铁氧体、mn-mg基铁氧体、ba基铁氧体、li基铁氧体等为例的铁氧体。金属基软磁材料可以是包含从由fe、si、cr、al和ni构成的组中选择的至少一种的合金。例如，金属基软磁材料可以包含fe-si-b-cr基非晶金属颗粒，但不限于此。金属基软磁材料可以具有0.1μm或更大至20μm或更小的粒径。铁氧体或金属基软磁材料可以在铁氧体或金属基软磁材料分散在诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物中的状态下被包含，从而形成主体。
18.内部线圈12可以通过包封剂嵌在主体中，并且可以包括分别在主体的第一端表面和第二端表面处暴露的第一端部121和第二端部122，使得内部线圈12可以连接到外部组件。尽管第一端部和第二端部被示出为分别在第一端表面和第二端表面处暴露，但是第一端部和第二端部不限于此。
19.内部线圈可以具有完全螺旋的形状。形成内部线圈的具体方法不受限制。例如，可以通过镀覆法在基板上形成内部线圈。可选地，可以通过在多个磁性片上印刷内部线圈图案的一部分之后卷绕预先制备的金属(例如，铜)条或堆叠多个磁性片来形成内部线圈。
20.内部线圈可以通过形成在内部线圈的暴露表面上的绝缘涂层123与磁性材料绝缘。形成绝缘涂层的方法不受具体地限制，并且绝缘涂层的材料不受具体地限制，只要其包含具有绝缘性质的材料即可。
21.图2更详细地示出了内部线圈与外电极之间的结构。第一金属扩展部31可以位于内部线圈的第一端部与第一外电极之间。第二金属扩展部32可以位于内部线圈的第二端部与第二外电极之间。第一金属扩展部和第二金属扩展部可以利用金属材料形成。第一金属扩展部和第二金属扩展部可以均包括cu镀层。
22.可以使用任何金属材料而没有限制，只要其适合用于加强内部线圈与外电极之间
的电连接性并提供优异的导电性即可。例如，由于第一金属扩展部和第二金属扩展部可以包含与内部线圈的成分大体相同的成分，因此第一金属扩展部和第二金属扩展部可以包含cu。因为第一金属扩展部和第二金属扩展部用于增大内部线圈与外电极之间的接触面积，所以第一金属扩展部与第一端表面之间的接触面积需要大于内部线圈的第一端部的在第一端表面处暴露的部分的面积。相似地，第二金属扩展部与第二端表面之间的接触面积需要大于内部线圈的第二端部的在第二端表面处暴露的部分的面积。第一金属扩展部可以形成为围住第一端部的在第一端表面处暴露的部分，第二金属扩展部可以形成为围住第二端部的在第二端表面处暴露的部分。此外，第一金属扩展部可以从主体的第一端表面的下端延伸到第一端表面的上端，第二金属扩展部可以从主体的第二端表面的下端延伸到第二端表面的上端。
23.根据电感器的朝向尺寸减小的趋势，第一金属扩展部和第二金属扩展部的厚度可以在1μm至20μm的范围内。当厚度小于1μm时，在技术上会难以将围住第一端部的暴露部分和第二端部的暴露部分的形状保持为均匀的厚度。当厚度大于20μm时，需要过度减小外电极的厚度以保持电感器的整体尺寸。
24.第一金属扩展部31和第二金属扩展部32可以分别被第一外电极21和第二外电极22围住。第一连接层41可以介于第一金属扩展部与第一外电极之间并且可以与主体的上表面和下表面(厚度表面)接触，第二连接层42可以介于第二金属扩展部与第二外电极之间并且可以与主体的厚度表面接触。此外，外电极也可以与主体的厚度表面接触。第一连接层和第二连接层可以是分别通过第一金属扩展部与第一外电极之间的接触以及第二金属扩展部与第二外电极之间的接触来形成的金属间化合物(imc)。金属间化合物可以通过包含在第一金属扩展部和第二金属扩展部中的金属成分与包含在设置在第一外电极和第二外电极的最内部分中的层中的金属成分之间的结合来形成。金属间化合物可以是cu-sn金属间化合物。cu成分可以源自第一金属扩展部和第二金属扩展部中的铜成分，sn成分可以源自包含在形成在第一外电极和第二外电极的最内部分中的层中的锡成分。更具体地，包含在第一外电极和第二外电极中的锡成分可以源自通过在使用包含ag-环氧树脂的膏来形成在第一外电极和第二外电极的最内部分中形成的层时涂敷的ag-sn基焊料-环氧树脂类化合物(也可称为ag-sn基焊料-环氧树脂类膏)。sn成分可根据添加到ag-sn基焊料-环氧树脂类化合物的sn基焊料的摩尔数与添加到ag-sn基焊料-环氧树脂类化合物的ag颗粒的摩尔数之间的比而剩余。由于第一金属扩展部和第二金属扩展部中剩余的sn成分和铜成分再次形成金属间化合物，因此可以形成第一连接层和第二连接层。在ag-sn基焊料-环氧树脂类化合物中，sn基焊料可以利用通过sn、sn
96.5
ag
3.0
cu
0.5
、sn
42
bi
58
、sn
72
bi
28
等表示的粉末来形成，但不限于此。膏、ag颗粒和焊料颗粒中的具有高熔点的导电颗粒的重量比例如可以是55：45或更高至70：30或更低。当重量比在上述比内时，可以分别在外电极的最内部分的内部形成稳定的连接层。
25.图2的部分a的放大图示出了第一连接层和第二连接层的结构。第一连接层41和第二连接层42中的每个可以被划分为至少两层，并且所述至少两层可以与主体的厚度表面接触。第一连接层和第二连接层中的分别靠近第一金属扩展部和第二金属扩展部的内层411和421可以利用cu6sn5合金来形成。第一连接层和第二连接层中的分别靠近第一外电极和第二外电极的外层412和422可以利用cu3sn合金来形成。尽管内层和外层在图2中被示出为沿
着主体的整个第一端表面和第二端表面连续地形成，但是当控制第一外电极和第二外电极中的ag-sn基焊料-环氧树脂类化合物中的ag组分与sn组分之间的摩尔比时，内层和外层中的至少一者可以形成为不连续层。
26.第一连接层和第二连接层可以分别被第一外电极和第二外电极围住。更具体地，第一连接层和第二连接层可以具有这样的结构：第一连接层和第二连接层分别被设置在第一外电极21和第二外电极22的最内部分中的第一层211和221围住。由于第一连接层41介于第一层211和第一金属扩展部之间，并且第二连接层42介于第一层221和第二金属扩展部之间，因此第一层211和221可以是使用ag-sn基焊料-环氧树脂类膏形成的层。第一层211和221可以包含环氧树脂类树脂。环氧树脂类树脂是热固性树脂，本领域技术人员可以选择另一种热固性树脂代替环氧树脂类树脂，以在没有限制的情况下改变第一层的成分。第一层的结构可以包括导电框架和填充在导电框架中的固化树脂。导电框架可以包含ag-sn基合金。例如，构成导电框架的ag-sn基合金可以是ag3sn。导电框架可以具有这样的结构：在该结构中，ag颗粒或者具有彼此不同的sn含量的焊料颗粒不规则地分散。
27.由于第一层包括具有连续地连接的网状结构的导电框架，因此可以增大外电极的整体机械强度，并且可以减小电感器的dc电阻(rdc)。
28.第一外电极21和第二外电极22还可以包括分别位于设置在第一外电极21和第二外电极22的最内部分中的第一层211和221上的第二层212和222。优选地，第二层可以为ni镀层。第一外电极21和第二外电极22还可以分别包括位于第二层上的作为第三层213和223的包含sn的镀层，以在将电感器安装在外部板上时改善焊接特性。
29.下面的表1示出了在将引脚焊接到电感器的外电极的两个端部之后通过在向外拉动外电极的同时测量分离外电极所需的力而获得的外电极的抗拉强度结果。
30.发明示例1的电感器包括根据本公开的金属扩展部、连接层和具有包含填充有树脂的导电框架的最内层的外电极。发明示例1的电感器在其外电极中的ag-环氧树脂中包含大约60wt％的ag，并且除了ag之外，还包含铜、锡和多种树脂材料(诸如环氧双酚a树脂、聚乙烯醇缩丁醛)等。电感器的尺寸为1.4mm
×
2.0mm
×
1.0mm(宽
×
长
×
厚)，串联电感(ls)为0.47μh。
31.相比之下，对比示例1的电感器与发明示例1中的电感器的不同之处在于：内部线圈的端部与外电极直接接触，并且每个外电极从其最内部分顺序地包括包含ni的镀层和包含sn的镀层。对比示例2的电感器与对比示例1的电感器的不同之处在于：在形成包含ni的镀层之前涂敷ag-环氧树脂的金属-树脂膏。
32.[表1]
[0033][0034]
如表1中所示，在发明示例1的电感器中，外电极的抗拉强度是对比示例1的电感器的接近两倍。发明示例1中的电感器具有改善的抗拉强度，这不仅归因于内部线圈的第一端
部与第一外电极之间的第一金属扩展部以及第二端部与第二外电极之间的第二金属扩展部，还归因于连接到其的第一连接层和第二连接层、在第一外电极和第二外电极的最内部分中的第一层中利用imc化合物形成的导电框架的骨架结构以及填充在骨架结构中的固化树脂。
[0035]
图3是电感器200的截面图，在电感器200中，用于使主体绝缘的绝缘层5还被添加到图1和图2的电感器100。图3的电感器包括与图1和图2的电感器中的构造大体上相同的构造并且进一步包括绝缘层5。例如，电感器200可包括第一金属扩展部531和第二金属扩展部532、第一连接层541和第二连接层542以及第一外电极521和第二外电极522，关于上述组件的结构和位置关系的描述可与电感器100中相应的组件的描述相同。因此，为了便于说明，省略了重复的方面的描述。
[0036]
参照图3，绝缘层5可以位于主体的上表面和下表面上，以防止位于主体的第一端表面和第二端表面上的第一金属扩展部和第二金属扩展部的镀覆扩散。另外，绝缘层5也可位于主体的第一侧表面和第二侧表面上。绝缘层5可以包含具有绝缘性质的材料(例如，聚酰亚胺、聚对二甲苯、环氧树脂等)。如图3中所示，第一金属扩展部和第二金属扩展部不需要延伸到绝缘层的上表面的上方。然而，无论第一金属扩展部和第二金属扩展部是否延伸到绝缘层的上表面上方是无关紧要的，只要在电感器的整个尺寸的误差范围内执行延伸即可。
[0037]
如以上所阐述的，根据本公开中的示例性实施例，可以提供一种电感器，其中，通过改善内部线圈与外电极之间的接触性质来增强内部线圈与外电极之间的抗拉强度并改善电感器的rdc特性。
[0038]
虽然上面已经示出和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员而言将明显的是，在不脱离由所附的权利要求及其等同物限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变型。