申请/专利权人：三星电机株式会社

申请日：2018-09-17

公开（公告）日：2021-01-08

公开（公告）号：CN109841373B

主分类号：H01F17/04(20060101)

分类号：H01F17/04(20060101);H01F27/32(20060101)

优先权：["20171129 KR 10-2017-0161928"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.08#授权;2019.06.28#实质审查的生效;2019.06.04#公开

摘要：本发明提供了一种线圈电子组件，所述线圈电子组件包括：主体，具有嵌入其中的线圈部分并具有磁性颗粒分散在第一绝缘材料中的形式；第一原子层沉积ALD层，使用第二绝缘材料沿着所述线圈部分的表面形成；第二ALD层，使用第三绝缘材料沿着所述第一ALD层的表面形成；以及外电极，连接到所述线圈部分。

主权项：1.一种线圈电子组件，所述线圈电子组件包括：主体，包括分散在第一绝缘材料中的磁性颗粒、嵌入所述第一绝缘材料中的线圈部分；第一原子层沉积层，沿着所述线圈部分的表面并且使用第二绝缘材料形成；第二原子层沉积层，沿着所述第一原子层沉积层的表面并且使用第三绝缘材料形成；以及外电极，连接到所述线圈部分，其中，所述线圈部分的材料具有比所述第一原子层沉积层的材料的热膨胀系数大的热膨胀系数，并且所述第一原子层沉积层的所述材料具有比所述第二原子层沉积层的材料的热膨胀系数大的热膨胀系数。

全文数据：线圈电子组件本申请要求于2017年11月29日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0161928号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。技术领域本公开涉及一种线圈电子组件。背景技术随着诸如数字电视TV、移动电话、膝上型计算机等电子装置的小型化和薄型化，已经要求用于这样的电子装置中的线圈电子组件的小型化和薄型化。为了满足这样的需求，已经积极地进行各种卷绕型或薄膜型线圈电子组件的研究和开发。取决于线圈电子组件的小型化和薄型化的主要问题是尽管小型化和薄型化但能够实现与现有线圈电子组件的特性相同的特性。为了满足这样的需求，应该在填充有磁性材料的芯中增加磁性材料的比例。然而，由于电感器的主体的机械强度的变化、取决于主体的绝缘性能的频率特性等，在增加所述比例方面存在限制。作为制造线圈电子组件的方法的示例，已经使用了通过在线圈上堆叠然后压制其中磁性颗粒、树脂等彼此混合的片来实现主体的方法，并且可以使用铁氧体、金属等作为磁性颗粒。当使用金属磁性颗粒时，就线圈电子组件的诸如磁导率等的特性而言，增加金属磁性颗粒的含量是有利的。但是，在这种情况下，主体的绝缘性能劣化，使得线圈电子组件的击穿电压特性会劣化。发明内容本公开的一方面可以提供一种线圈电子组件，该线圈电子组件可以通过改善主体与线圈图案之间的电绝缘性能来改善其电特性和磁特性。根据本公开的一方面，一种线圈电子组件可以包括主体，所述主体包括分散在第一绝缘材料中的磁性颗粒以及嵌入所述第一绝缘材料中的线圈部分。所述线圈电子组件还可以包括：第一原子层沉积ALD层，沿着所述线圈部分的表面并且使用第二绝缘材料形成；第二ALD层，沿着所述第一ALD层的表面并且使用第三绝缘材料形成；以及外电极，连接到所述线圈部分。所述第一ALD层可以具有0.5μm或更小的厚度。所述第二ALD层可以具有0.5μm或更小的厚度。所述第一ALD层和所述第二ALD层可以使用相同的材料形成。所述第一ALD层和所述第二ALD层可以使用不同的材料形成。所述线圈部分的材料可以具有比所述第一ALD层的材料的热膨胀系数CTE大的CTE，并且所述第一ALD层的所述材料可以具有比所述第二ALD层的材料的CTE大的CTE。所述第一ALD层可以包括诸如氧化铝Al2O3的铝氧化物，并且所述第二ALD层可以包括诸如氧化硅SiO2的硅氧化物。所述线圈部分可以包括铜Cu。所述磁性颗粒可以填充在所述线圈部分中的相邻线圈图案之间。仅所述第一ALD层可以形成在所述线圈部分中的相邻线圈图案之间。所述磁性颗粒可以具有导电性。所述磁性颗粒可以包括Fe基合金。所述第一绝缘材料可以是绝缘树脂。附图说明通过以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将被更清楚地理解，在附图中：图1是示出用于电子装置中的线圈电子组件的实施例的示意图；图2是示出根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件的示意性截面图；图3A是根据本公开的实施例的图2的区域A的放大图；图3B是根据本公开的另一实施例的图2的区域A的放大图；图4是示出通过原子层沉积ALD形成薄膜的原理的示图；以及图5是示出根据变型实施例的线圈电子组件的示意性截面图。具体实施方式现在将在下文中参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。电子装置图1是示出用于电子装置中的线圈电子组件的实施例的示意图。参照图1，可以理解的是，各种电子组件用于电子装置中。例如，可以使用蜂窝RF、应用处理器、直流DC至DC转换器DCDC转换器、通信处理器、无线局域网蓝牙WLANBT无线保真频率调制全球定位系统近场通信WiFiFMGPSNFC、电源管理集成电路PMIC、电池、开关模式电池充电器SMBC、液晶显示器有源矩阵有机发光二极管LCDAMOLED、音频编解码器、通用串行总线USB2.03.0、高分辨率多媒体接口HDMI、条件接收模块CAM等。在这种情况下，各种线圈电子组件可以根据其用途适当地用在这些电子组件之间以去除噪声等。例如，可以使用功率电感器1、高频HF电感器2、通用磁珠generalbead3、用于高频例如GHz的磁珠4、共模滤波器5等。详细地，功率电感器1可以用于以磁场形式储电以保持输出电压，从而稳定电力。另外，高频HF电感器2可以用于执行阻抗匹配以确保所需频率或切断噪声和交流AC分量。此外，通用磁珠3可以用于去除电源线和信号线的噪声或去除高频纹波。此外，用于高频GHz的磁珠4可以用于去除与音频相关的信号线和电源线的高频噪声。此外，共模滤波器5可以用于以差分模式传送电流，并且仅去除共模噪声。电子装置通常可以是智能电话，但不限于此。电子装置也可以是例如个人数字助理、数码摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、电视机、视频游戏机、智能手表等。电子装置也可以是除了上述装置之外的本领域技术人员公知的各种其它电子装置。线圈电子组件在下文中，将描述根据本公开的线圈电子组件，为了便于说明，具体是电感器。然而，根据本公开的线圈电子组件也可以用作用于如上所述的各种目的的线圈电子组件。图2是示出根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件的示意性截面图。图3A和图3B是图2的区域A的放大图。图4是示出通过原子层沉积ALD形成薄膜的原理的示图。根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件100可以包括主体101、线圈部分103、ALD层104以及外电极105和106。线圈部分103可以嵌入主体101中。在这种情况下，支撑线圈部分103的支撑构件102可以设置在主体101中。线圈部分103可以通过从线圈电子组件100的线圈表现的特性而在电子装置中执行各种功能。例如，线圈电子组件100可以是功率电感器。在这种情况下，线圈部分103可以用于以磁场形式储电以保持输出电压，从而使电力稳定。在这种情况下，构成线圈部分103的线圈图案可以分别堆叠在支撑构件102的相对的表面上，并且可以通过穿过支撑构件102的导电过孔未示出彼此电连接。线圈部分103可以具有螺旋形状未示出，并且包括形成在螺旋形状的最外部分处的引出部分未示出。为了与外电极105和106电连接的目的，引出部分可以暴露于主体101的外部。同时，构成线圈部分103的线圈图案可以通过现有技术中使用的镀覆工艺诸如图案镀覆工艺、各向异性镀覆工艺、各向同性镀覆工艺等形成，并且也可以通过从前述镀覆工艺选择的多个工艺形成为多层结构。可以被包括在线圈部分103中的材料的典型示例可以包括铜Cu，并且各种导电材料可以被用作线圈部分103的材料。支撑线圈部分103的支撑构件102可以使用聚丙二醇PPG基板、铁氧体基板、金属基软磁性基板等形成。外电极105和106可以形成在主体101的外表面上，并且可以连接到线圈部分103，更具体地，连接到线圈部分103的引出部分。外电极105和106可以使用包括具有优异导电性的金属的膏诸如包括镍Ni、铜Cu、锡Sn或银Ag或者它们的合金的导电膏形成。另外，还可以在外电极105和106上形成镀层未示出。在这种情况下，镀层可以包括从由镍Ni、铜Cu和锡Sn组成的组选择的一种或更多种材料。例如，可以在镀层中顺序地形成镍Ni层和锡Sn层。如图3A中所示，主体101可以具有磁性颗粒112分散在绝缘体或第一绝缘材料111中的形式。可以使用诸如环氧树脂的绝缘树脂作为绝缘体或第一绝缘材料111。磁性颗粒112可以使用具有磁性能的导电材料形成。这样的材料的示例可以包括Fe基合金。详细地，磁性颗粒112可以使用具有Fe-Si-B-Nb-Cr成分的纳米晶粒基合金、Fe-Ni基合金等形成。当使用如上所述的Fe基合金实现磁性颗粒112时，主体101的磁特性诸如磁导率等可以是优异的，但主体101会容易受到静电放电ESD的影响，并且可能无法实现线圈部分103和磁性颗粒112之间的合适的且需要的绝缘结构。也就是说，当线圈部分103和磁性颗粒112之间的绝缘性能劣化时，线圈电子组件的击穿电压特性可能会劣化，使得可能会形成磁性颗粒112和线圈部分103之间的导电路径，从而导致绝缘性能的介电击穿、诸如电感器的电感降低的特性的劣化等。在本示例性实施例中，ALD层104可以使用诸如高k介电材料的绝缘材料沿着线圈部分103的表面形成，以提供线圈部分103的有效绝缘结构。详细地，ALD层104可以具有多层结构，并且可以包括使用第二绝缘材料沿着线圈部分103的表面形成的第一ALD层104a以及使用第三绝缘材料沿着第一ALD层104a的表面形成的第二ALD层104b。第二绝缘材料可以与第三绝缘材料相同或不同。如图4中所示，ALD可以是在周期性地供应和排放反应物的过程中能够通过表面化学反应以原子层A1和A2的水平在目标对象P的表面上形成非常均匀的涂层的工艺，通过ALD工艺获得的ALD层104可以具有小的厚度和优异的绝缘性能。另外，与根据现有技术的绝缘层相比，ALD层104可以具有优异的厚度均匀性，并且ALD层104可以在耐热性和热膨胀特性方面得到改善。在这种情况下，ALD层104可以使用诸如铝氧化物例如，氧化铝Al2O3、硅氧化物例如，氧化硅SiO2等的陶瓷形成。ALD是用于通过共形地形成材料层来制造无机材料层的化学气相沉积技术，所述材料层由于通过例如热处理进行表面控制以稳定固体的沉积表面而具有高质量。此外，ALD是基于自终止气固反应的膜沉积技术，即，气体反应物与固体表面反应以形成ALD层。由于卤化物反应物的对于形成例如氧化物的绝缘层的高反应性，ALD通常使用卤化物反应物。在气态化合物反应物与固体表面反应期间，没有包括在最终膜中的原子可以作为气态反应副产物被去除。由于固体表面仅接受一层即，单层，所以不可逆的化学吸附在该过程中形成高质量的共形层。另外，反应物气体压力不影响ALD工艺中的化学吸附，如式1：其中，Q是平衡化学吸附面积覆盖率，p是反应物气体压力，ka是吸附速率常数，kd是解吸速率常数。在ALD中单层形成期间，因为过程是不可逆的化学吸附，所以ka比kd大得多，当kakd时，将此情况限制为K＝kakd，式1中的平衡覆盖率Q接近一致，也就是说，ALD层的形成变得独立于反应物气体压力。因此，这进一步提高了ALD层的质量。在现有技术中，代替ALD层104的绝缘层104'图3B通常以诸如物理气相沉积PVD和化学气相沉积CVD的气相沉积方式、脉冲激光沉积PLD、射频rf或直流dc溅射或者任何其它薄膜沉积方法来形成在线圈部分103的表面上。在一些实施例中，苝涂层以几十微米的厚度形成以便确保稳定的涂覆性能。另一方面，当在本示例性实施例中使用薄膜ALD层104时，磁性颗粒112可以额外地填充在线圈部分103中的相邻线圈图案之间的间隙中，如图3A中所示。因此，主体101中的磁性颗粒112的总量可以增加，使得电感器的电感、DC偏置特性等可以被改善。如上所述，ALD层104可以形成为具有相对小的厚度，使得可以充分地确保主体101中的磁性颗粒112的量。详细地，第一ALD层104a的厚度t1图3A可以为约0.5μm或更小，更优选地，可以为100nm或更小。同样地，第二ALD层104b的厚度t2图3A可以为约0.5μm或更小，更优选地，可以为100nm或更小。在这种情况下，第一ALD层104a和第二ALD层104b可以具有相同的厚度。然而，如果需要，则第一ALD层104a和第二ALD层104b可以形成为具有不同的厚度。如上所述，在本示例性实施例中，可以使用具有多层结构的ALD层104来改善线圈电子组件的磁特性以及主体和线圈图案之间的绝缘性能，并且可以考虑其它特性来选择包括在ALD层104中的第一ALD层104a和第二ALD层104b的材料。第一ALD层104a和第二ALD层104b可以使用诸如Al2O3、SiO2等的相同材料形成。可选地，第一ALD层104a和第二ALD层104b可以使用不同材料形成，并且可以选择第一ALD层104a和第二ALD层104b的材料，使得ALD层104和线圈部分103的热膨胀系数CTE之间的失配显著降低。详细地，线圈部分103的材料诸如铜Cu可以具有约18×10-6K的CTE，其可以大于第一ALD层104a的材料的CTE。另外，第一ALD层104a的材料可以具有比第二ALD层104b的材料的CTE大的CTE。例如，第一ALD层104a可以包括Al2O3，第二ALD层104b可以包括SiO2。这里，因为Al2O3的CTE为约8×10-6K，并且SiO2的CTE为约1×10-6K，所以第一ALD层104a可以用作线圈部分103和第二ALD层104b之间的缓冲件，以降低线圈部分103和第二ALD层104b的CTE之间的失配。同时，在图5中，通过使用ALD层104确保的间隙没有填充有磁性颗粒112，但也可以用于增大线圈部分103的面积。参照图5的变型实施例，可以在线圈部分103中的相邻线圈图案之间仅形成ALD层104的第一ALD层104a。另外，第二ALD层104b可设置为覆盖第一ALD层104a的表面。如上所述，线圈部分103可以具有延伸区域，使得可以改善DC电阻Rdc特性。另外，在上述示例性实施例中仅描述了ALD层104包括两个层的结构，但是如果需要，则ALD层104也可以包括三个或更多个层。如上面所阐述的，在根据本公开中的示例性实施例的线圈电子组件中，可以改善主体与线圈图案之间的电绝缘性能，使得可以改善线圈电子组件的电特性和磁特性。尽管上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和改变。

权利要求：1.一种线圈电子组件，所述线圈电子组件包括：主体，包括分散在第一绝缘材料中的磁性颗粒、嵌入所述第一绝缘材料中的线圈部分；第一原子层沉积层，沿着所述线圈部分的表面并且使用第二绝缘材料形成；第二原子层沉积层，沿着所述第一原子层沉积层的表面并且使用第三绝缘材料形成；以及外电极，连接到所述线圈部分。2.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述第一原子层沉积层具有0.5μm或更小的厚度。3.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述第二原子层沉积层具有0.5μm或更小的厚度。4.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述第一原子层沉积层和所述第二原子层沉积层使用相同的材料形成。5.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述第一原子层沉积层和所述第二原子层沉积层使用不同的材料形成。6.根据权利要求5所述的线圈电子组件，其中，所述线圈部分的材料具有比所述第一原子层沉积层的材料的热膨胀系数大的热膨胀系数，并且所述第一原子层沉积层的所述材料具有比所述第二原子层沉积层的材料的热膨胀系数大的热膨胀系数。7.根据权利要求6所述的线圈电子组件，其中，所述第一原子层沉积层包括Al2O3，并且所述第二原子层沉积层包括SiO2。8.根据权利要求7所述的线圈电子组件，其中，所述线圈部分包括Cu。9.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述磁性颗粒填充在所述线圈部分中的相邻线圈图案之间的间隙中。10.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，仅所述第一原子层沉积层形成在所述线圈部分中的相邻线圈图案之间的间隙中。11.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述磁性颗粒具有导电性。12.根据权利要求11所述的线圈电子组件，其中，所述磁性颗粒包括Fe基合金。13.根据权利要求1所述的线圈电子组件，其中，所述第一绝缘材料是绝缘树脂。14.根据权利要求10所述的线圈电子组件，其中，所述第一原子层沉积层覆盖所述线圈部分。

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