电感器及其制造方法

电感器及其制造方法
【专利摘要】提供了一种电感器及其制造方法。所述电感器包括：内电极，包括包含石墨烯的线圈图案；片，具有表面，内电极设置在所述表面上。
【专利说明】电感器及其制造方法
[0001 ] 本申请要求于2015年I月27日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0012968号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
[0002]本申请涉及一种电感器及其制造方法。
【背景技术】
[0003]作为通过感应出与电流中的变化量成比例的电压来抑制电流的快速变化的装置的电感器是用作去除噪声或形成LC谐振电路等的组件。
[0004]电感器可根据其结构分类。绕线电感器具有通过在铁氧体芯周围缠绕线圈而形成的线圈形状。多层型电感器通过在由磁性或介电材料等形成的片上印刷内电极图案，并且将在其上形成有内电极图案的多个片堆叠来形成。薄膜型电感器通过在基板上印刷线圈图案并且在基板的相对的端部上形成电极来形成。

【发明内容】

[0005]本公开的示例性实施例提供了一种电感器及其制造方法，所述电感器包括内电极，所述内电极包括含石墨烯的线圈图案。
[0006]根据本公开的示例性实施例，一种电感器包括:内电极，所述内电极包括含石墨烯的线圈图案;片，具有使内电极设置其上的表面。
[0007]支撑电感器的片可设置为包含非磁性材料和聚合物材料的聚合物复合物或者包含磁性材料和聚合物材料的复合物聚合物。
[0008]多个内电极和多个片可设置为彼此交替地堆叠。
[0009]电感器还可包括穿透片的过孔。
[0010]电感器还可包括外电极，所述外电极设置在电感器的相对的端部上以电连接到内电极相对的端部。
[0011]根据本公开的示例性实施例，一种制造电感器的方法包括:通过在石墨烯混合溶液中插入电极以及将电力施加到电极以使带电的石墨烯运动到其上设置有线圈图案的电极来形成包含石墨烯的内电极。
[0012]形成石墨烯混合溶液的步骤可包括将氧化石墨烯分散在水溶液中。
[0013]所述方法还可包括使石墨烯与氨基反应以使石墨烯改性的步骤。
[0014]所述方法还可包括制备片以及将内电极转移到片上的步骤。
【附图说明】
[0015]通过下面结合附图进行的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优势，在附图中:
[0016]图1是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的示图；
[0017]图2是示出根据本公开的另一示例性实施例的电感器的示图；
[0018]图3至图8是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的制造方法的截面图；
[0019]图9是示出根据本公开的示例性实施例的电感器的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。
[0021]然而，本公开可按照多种不同的形式来实施，并不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。更确切地说，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0022]在附图中，为了清晰起见，会夸大元件的形状和尺寸，并将始终使用相同的标号来表示相同或相似的元件。
[0023]图1是示出根据本公开的示例性实施例的电感器100的示图。
[0024]根据示例性实施例的电感器100可设置为多层型电感器。
[0025]电感器100可包括:内电极30，由包含石墨烯20的线圈图案形成;片10，具有内电极30形成在其上的一个表面。
[0026]内电极30可形成在片10的一个表面上，并且片10可支撑内电极30。
[0027]片10可包括聚合物复合物并且所述聚合物复合物可包含磁性材料和聚合物材料。
[0028]聚合物复合物可形成为包含非磁性材料和聚合物材料。此外，片10可被构造为仅包括聚合物材料。
[0029]这里，作为聚合物材料，可使用聚乙烯(PE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且可通过使用PE或PET作为片材来制造透明的多层型电感器。
[0030]对于包含非磁性材料的片10，可使用多个非磁性陶瓷绝缘片。对于包含磁性材料的片1，可使用铁氧体磁性片等。
[0031]详细地，片1中的每个可以是由N1-Zn-Cu铁氧体形成的磁性片。
[0032]N1-Zn-Cu铁氧体可以是选择性地包含Fe2O3、Ni O、ZnO、CuO等的铁氧体。
[0033]为了获得与多层型电感器100的相对高的频率相一致的高精度和高Q值，可利用包含非磁性材料的非磁性陶瓷绝缘片来形成片10。
[0034]高频电感器的片可由非磁性材料和聚合物材料构成或者仅由聚合物材料构成。
[0035]在根据本公开的示例性实施例的电感器100中，包含石墨烯20的内电极30可形成在片10上。
[0036]石墨烯20是由具有单原子厚度的碳原子形成的薄膜。它是能够通过从多层石墨中分离单层而获得的纳米材料。
[0037]石墨烯20具有比铜的导电率高至少100倍的导电率，并且可使电子运动比单晶硅(主要用在半导体中)快至少100倍。
[0038]此外，石墨烯20具有比钢的强度强至少200倍的强度并且石墨烯20具有高热导率。此外，石墨烯20具有高抗拉强度，因此，即使在石墨烯被拉伸或弯曲的情况下，石墨烯20也不失去其电气性质。
[0039]由于石墨烯20具有高水平的强度并且当石墨烯20被拉伸或弯曲时不会失去其电气性质，所以石墨烯20可用作柔性显示器、电子纸以及可穿戴式电子装置等中的材料。
[0040]当石墨烯20被用作电感器的内电极时，可制造形成微尺度组件的电感器。以这种方式，由于石墨烯20的柔韧性，可制造适合于应用到在各种环境条件下使用的柔性显示器或可穿戴式电子装置的电感器。
[0041]内电极30可包含石墨烯20并且可形成线圈以使电阻根据施加到其的电场而改变。可选择地，内电极30可形成多种图案使得可通过石墨烯20来形成电感。
[0042]此外，内电极30可以以一部分开口的环形形状形成在片10的一个表面上，并且可堆叠其上形成有内电极30的片，因此，内电极30可形成螺旋形线圈。
[0043]内电极30的线圈图案可形成到片的端部以连接到外电极50。
[0044]电感器100还包括穿透板10的过孔32以使形成在片10上的内电极30可彼此电连接。
[0045]在根据示例性实施例的电感器100中，可根据电气性质(例如电感)而对内电极30的厚度和堆叠的内电极的数量进行各种设计。
[0046]电感器100可包括通过堆叠多个片10和内电极30而形成的主体，并且可包括其上形成有内电极30的片10以及在片10的上部和下部上的由与片10的材料相同的材料形成的覆盖层。
[0047]在主体40中形成的覆盖层可保护内电极30免受物理和化学应力。
[0048]主体40可包括设置在片之间的由磁性材料形成的间隙层70以减小电感相对于外部电流的变化。
[0049]间隙层70可将主体40隔开为多个区域并且间隙层70可设置为多个。因此，可通过间隙层70来阻挡在每个隔开的区域中产生的磁场，区域之间的磁场的流动可显著减小。
[0050]外电极50可形成在电感器的相反对端部上以电连接到内电极30的端部。
[0051]外电极50可设置在主体40的外侧，因此，多层型电感器100可电连接到外部端子。
[0052]在外电极50上，可进一步形成金属层并在金属层上形成镀层，并且镀层可由镍(Ni)或锡(Sn)形成。
[°°53]图2是示出根据另一示例性实施例的电感器200的示图。
[0054]根据另一示例性实施例的电感器可以是薄膜型电感器200。
[0055]参照图2，薄膜型电感器200可包括通过将石墨烯20沉积在片15上而形成的线圈形状的内电极35。
[0056]薄膜型电感器200可包括位于片15的上面或下面上的包含磁性材料的磁层，因此，内电极35可设置在磁层之间。
[0057]由于内电极35设置在磁层之间，所以可进一步增大电感。
[0058]图3至图8是示出根据示例性实施例的电感器的制造方法的截面图。
[0059]图9是示出根据示例性实施例的电感器的制造方法的流程图。
[0060]在下文中，将主要描述多层型电感器100的制造方法。
[0061]根据示例性实施例的电感器100的制造方法是利用电泳的工艺，其中，当利用外部电源装置将电力施加到阳极电极305和阴极电极310时，带电的石墨烯朝向阳极电极305或阴极电极310运动。
[0062]参照图3至图9描述电感器的制造方法，电感器100的制造方法可包括如下步骤:通过将石墨烯20分散在水溶液中形成石墨烯混合溶液(S900);制备在其上形成有线圈图案的阳极电极305和阴极电极310 (S910);将阳极电极305和阴极电极310插入到石墨烯混合溶液中(S920);通过对阳极电极305和阴极电极310施加电力来形成在其线圈图案中包含石墨烯的内电极30(S930)。
[0063]通过将石墨烯20分散在水溶液中来形成石墨烯混合溶液的步骤(S900)可包括:将氧化石墨烯分散在水溶液中(S902);使石墨烯20与胺基反应以使石墨烯改性(S904)。
[0064]通过将石墨烯20分散在水溶液中来形成石墨烯混合溶液(S900)的步骤可包括:利用氧化的石墨制备氧化石墨烯(GO)或还原氧化石墨烯以形成氧化石墨烯混合溶液或还原氧化石墨烯混合溶液。
[0065]氧化石墨稀或还原氧化石墨稀的制备方法可以是胡默法(Hummer’s Method)。
[0066]使石墨烯20与胺基反应以使石墨烯改性(S904)的步骤可包括:使石墨烯与胺反应以将石墨烯20的性质从带负电荷的粒子改变为带正电荷的粒子。
[0067]当石墨烯20改性为带正电荷的粒子时，与利用铂作为阳极电极305来形成内电极30的情况相比，可通过利用铜作为阴极电极310在阴极电极310上形成内电极30来减小其成本。
[0068]然后，可执行如下步骤:制备其上形成有线圈图案的阳极电极305和阴极电极310(S910)、将阳极电极305和阴极电极310插入到石墨烯混合溶液中(S920)以及形成内电极30(S930)。
[0069]形成内电极30(S930)的步骤可包括将电力施加到阴极电极310并且将石墨烯20带电从而使带电石墨烯20运动到线圈图案，以使石墨烯20包含在线圈图案中(S932)。
[0070]接下来，可执行制备片(S940)和将内电极30转移到片10(S950)的步骤。
[0071]制备片(S940)的步骤可包括制备包含聚合物复合物的片，其中，聚合物复合物可由非磁性材料和聚合物材料构成或单独由聚合物材料构成。
[0072]制备片(S940)的步骤可包括制备多个非磁性绝缘片或铁氧体磁性片。
[0073]将内电极30转移到片10上的步骤(S950)(将形成在阳极电极305或阴极电极310上的内电极30转移到片10上)可包括用于保持形成在内电极30上的石墨烯20的表面清洁或保持其形状的各种工艺方法。
[0074]电感器的制造方法还可包括堆叠多个内电极30和片10(S960)以及在片10的相对的端部上形成外电极以电连接到内电极30的端部(S970)。
[0075]虽然图3至图9中主要描述了多层型电感器100的制造方法作为制造电感器100的方法，但也可通过与多层型电感器100的制造方法相似的制造方法来制造薄膜型电感器200。
[0076]在薄膜型电感器200的制造方法中，与多层型电感器100的制造方法相似，可执行从通过将石墨烯20分散在水溶液中以形成石墨烯混合溶液(S900)至将内电极转移到片上(S950)的一系列工艺。
[0077]在利用电泳制造电感器的方法中，可通过简单的制造工艺利用石墨烯制造内电极，可通过重复将电力施加到电极的步骤来进行批量生产。
[0078]可利用胺通过另外地使氧化石墨烯或还原氧化石墨烯改性而将图案形成在铜电极上，因此，可进一步降低成本。
[0079]此外，可在利用电泳制造电感器的方法中设计多种电感器(例如薄膜型电感器以及多层型电感器等)。
[0080]根据示例性实施例，利用具有纳米级尺寸的石墨烯形成内电极，因此，可制造超小型和超轻型石墨烯电感器。可利用石墨烯的高抗拉强度和柔韧性来制造抗外部冲击的柔性电子装置。
[0081]根据示例性实施例，可制造超小型和超轻型电感器，并且超小型和超轻型电感器可有利于实施可穿戴式电子装置。
[0082]根据示例性实施例，透明聚合物材料(例如聚乙烯)可用作电感器的片的材料。因此，根据示例性实施例的电感器可应用于需要光学透射率的可穿戴式电子装置中。
[0083]此外，根据示例性实施例，由于石墨烯的高强度和电导率，电感器可用在可穿戴式装置和对各种外部环境有抵抗力的电子装置中。
[0084]如上所述，根据本公开的示例性实施例，可通过利用纳米级石墨烯形成内电极来制造超小型和超轻型石墨烯电感器。因此，可利用石墨烯的相对高的抗拉强度和柔韧性来制造抗外部冲击的柔性电子装置。
[0085]虽然已经在上面示出和描述了示例性实施例，但本领域技术人员将清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以做出修改和更改。
【主权项】
1.一种电感器，包括: 内电极，包括包含石墨烯的线圈图案； 片，具有使内电极设置在其上的表面。2.如权利要求1所述的电感器，其中，多个内电极和多个片设置为彼此交替地堆叠。3.如权利要求1所述的电感器，所述电感器还包括穿透所述片的过孔。4.如权利要求2所述的电感器，所述电感器还包括设置在电感器的相对的端部上的外电极，以电连接到内电极的相对的端部。5.如权利要求1所述的电感器，其中，所述片包含聚合物复合物， 所述聚合物复合物包含非磁性材料和聚合物材料。6.如权利要求1所述的电感器，其中，所述片包含复合物材料或复合物聚合物， 所述复合物聚合物包含磁性材料和复合物材料。7.如权利要求6所述的电感器，其中，所述聚合物材料为聚乙烯(PE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。8.如权利要求1所述的电感器，所述电感器还包括由磁性材料形成的间隙层。9.一种制造电感器的方法，所述方法包括如下步骤: 通过将石墨烯分散在水溶液中形成石墨烯混合溶液； 制备阳极电极和阴极电极，线圈图案形成在所述阳极电极和阴极电极上； 将阳极电极和阴极电极插入到石墨烯混合溶液中； 通过将电力施加到阳极电极和阴极电极来形成内电极，其中，石墨烯包含在内电极的线圈图案中。10.如权利要求9所述的方法，其中，形成石墨烯混合溶液的步骤包括将氧化石墨烯分散在水溶液中。11.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括将石墨烯与胺基反应以使石墨烯改性的步骤。12.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括的步骤: 制备片； 将内电极转移到片上。13.如权利要求12所述的方法，其中，将多个内电极和多个片设置为彼此交替地堆叠。14.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括在片的相对的端部上设置外电极以电连接到内电极的端部的步骤。
【文档编号】H01F41/00GK105825993SQ201610011986
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】金明基
【申请人】三星电机株式会社