线圈电子组件的制作方法

本申请要求于2018年12月20日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0166350号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。

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、移动电话、膝上型计算机等的电子装置已经被设计为具有减小的尺寸，需要应用于这种电子装置的线圈电子组件具有减小的尺寸。为了满足这种需求，已经进行了大量的研究以开发各种类型的线圈型或薄膜型线圈电子组件。

在开发具有减小的尺寸的线圈电子组件中的重要考虑是在减小线圈电子组件的尺寸之后实现与之前相同的性质。为此，可能有必要增大填充芯的磁性材料的含量。然而，可能由于电感器主体的强度、由绝缘性质导致的频率性质的改变以及其他原因而存在增大磁性材料的含量的限制。

作为制造线圈电子组件的示例，主体可通过在线圈上层叠利用磁性颗粒、树脂等的混合物形成的片并压制该片来实现。可使用铁氧体、金属等作为磁性颗粒。当使用金属作为磁性颗粒时，就线圈电子组件的磁导率特性而言，可优选将颗粒的含量增大，但在这种情况下，主体的绝缘性质会劣化，从而击穿电压性质会劣化。

技术实现要素：

本公开的一方面在于提供一种通过改善主体的绝缘性质而具有改善的击穿电压性质的线圈电子组件。由于主体的绝缘性质改善，线圈电子组件可在减小主体的尺寸的同时具有改善的磁性性质。

根据本公开的一方面，一种线圈电子组件可包括：主体，包括设置在所述主体中的线圈部，并且包括多个磁性颗粒；以及外电极，连接到所述线圈部。所述主体包括内部区域和保护层，所述保护层设置在所述内部区域的表面上。所述保护层中包括的所述多个磁性颗粒中的第一颗粒可包括设置在所述第一颗粒的表面上的氧化膜，并且所述主体中包括的所述多个磁性颗粒中的第二颗粒包括设置在所述第二颗粒的表面上的涂覆层，所述第二颗粒具有比所述第一颗粒的尺寸大的尺寸。所述涂覆层可具有与所述氧化膜的成分不同的成分。

设置在所述第二颗粒的所述表面上的所述涂覆层可被构造为包括p成分的无机涂覆层。

所述涂覆层可包括p基玻璃。

所述涂覆层的厚度可以为10nm至60nm。

设置在所述第二颗粒的所述表面上的所述涂覆层可被构造为原子层沉积层。

所述第一颗粒可包括纯铁。

所述第一颗粒可具有5μm或更小的直径。

所述第二颗粒可包括fe基合金。

所述第二颗粒可具有10μm至25μm的直径。

所述保护层的厚度可以为4μm至40μm。

所述氧化膜可包括氧化物，所述氧化物包括包含在所述第一颗粒中的金属成分。

所述氧化膜的厚度可以为200nm或更小。

所述内部区域中包括的所述多个磁性颗粒中的部分颗粒可包括设置在所述部分颗粒的表面上的氧化膜。

所述内部区域中的所述氧化膜可具有比所述保护层中的所述氧化膜的厚度小的厚度。

单位体积的所述保护层中包括的所述氧化膜的量可高于单位体积的所述内部区域中包括的所述氧化膜的量。

所述保护层的所述氧化膜的厚度可从所述保护层的外表面到所述内部区域减小。

当所述保护层包括具有彼此相同的厚度的两个区域时，在与所述主体的表面邻近的区域中的所述氧化膜的厚度可大于在与所述内部区域邻近的区域中的所述氧化膜的厚度。

根据本公开的另一方面，一种线圈电子组件可包括：主体，包括设置在所述主体中的线圈部，并且包括多个磁性颗粒；以及外电极，连接到所述线圈部，其中，所述主体中包括的所述多个磁性颗粒中的第一颗粒包括设置在所述第一颗粒的表面上的氧化膜，并且与所述主体的表面邻近的所述第一颗粒的表面上的所述氧化膜的厚度大于与所述主体的内部区域邻近的所述第一颗粒的表面上的所述氧化膜的厚度。

在其表面上具有所述氧化膜的所述第一颗粒可具有5μm或更小的直径。

所述氧化膜的厚度可以为200nm或更小。

附图说明

通过以下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：

图1是示出根据本公开的示例性实施例的线圈电子组件的透视图；

图2和图3分别是示出图1中示出的线圈电子组件的沿着图1中的线i-i’和线ii-ii’截取的截面图；以及

图4和图5分别是示出线圈电子组件的主体的一个区域的放大图，并且分别示出了保护层的一个区域和内部区域的一个区域。

具体实施方式

在下文中，将参照附图如下描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该解释为限于在此阐述的具体示例性实施例。更确切地说，提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将要把本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。因此，为了清楚描述，可夸大附图中的元件的形状和尺寸。此外，在每个示例性实施例的附图中所表示的相同概念的范围内具有相同功能的元件将使用相同的附图标记进行描述。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的线圈电子组件的透视图。图2和图3分别是示出图1中示出的线圈电子组件的沿着图1中的线i-i’和线ii-ii’截取的截面图。图4和图5分别是示出线圈电子组件的主体的一个区域的放大图，并且分别示出了保护层的一个区域和内部区域的一个区域。

参照示图，本公开的示例性实施例中的线圈电子组件100可包括主体101、支撑基板102、线圈部103以及外电极105和106，并且主体101可包括多个磁性颗粒112和212。此外，线圈部103可包括上线圈部103a和下线圈部103b。主体101可包括内部区域120和设置在内部区域120的表面上的保护层110。部分颗粒112(在下文中，称为第一颗粒)可包括设置在第一颗粒的表面上的氧化膜113。具有比第一颗粒112的尺寸大的尺寸的部分颗粒212(在下文中，称为第二颗粒)可包括涂覆层213，涂覆层213具有与氧化膜113的成分不同的成分并且设置在第二颗粒212的表面上。根据本公开的示例性实施例，可包括第二颗粒212作为必需元素，但在其他示例性实施例中，可不提供第二颗粒212。

主体101可密封支撑基板102和线圈部103的至少一部分，并且可形成线圈电子组件100的外观。主体101可被构造为将引出图案l的部分区域向外暴露。如图4和图5所示，主体101可包括多个磁性颗粒112和212，并且磁性颗粒112和212可分散在绝缘材料111中。绝缘材料111可包括诸如环氧树脂、聚酰亚胺等的聚合物成分。

根据本公开的示例性实施例，主体101可包括具有不同尺寸的磁性颗粒112和212，从而增加了包括在主体101中的磁性颗粒112和212的量。对于具有相对小的尺寸的第一颗粒112，第一颗粒112可填充第二颗粒212之间的空间。第一颗粒112可包括纯铁，并且可具有例如羰基铁粉末(cip)的形式。第一颗粒112的直径d1可以为5μm或更小。

氧化膜113可设置在第一颗粒112的表面上。例如，如图4和图5所示，氧化膜113可设置在主体101中的保护层110中包括的第一颗粒112的表面上，并且氧化膜113还可设置在内部区域120中包括的第一颗粒112的表面上。可选地，氧化膜113可不设置在内部区域120中包括的第一颗粒112的表面上。图5示出了其中在不包括氧化膜113的第一颗粒112上未设置涂覆层的示例，但其示例性实施例不限于此。可形成用于保护第一颗粒112的涂覆层。例如，涂覆层可被构造为包括磷(p)成分的无机涂覆层或原子层沉积层。当涂覆层设置在第一颗粒112的表面上时，通过将第一颗粒112氧化而获得的氧化膜113和涂覆层可形成多层结构，并且涂覆层213和氧化膜113可以以混合的方式形成。

第一颗粒112的表面上的氧化膜113可以是包括在第一颗粒112中的金属成分的氧化物。例如，当第一颗粒112包括纯铁时，氧化膜113可以是氧化铁(fe2o3)。氧化膜113的厚度t1和t3可以为200nm或更小。根据本公开的示例性实施例，氧化膜113可通过调节用于形成氧化膜113的工艺条件来有效地设置在形成主体101的外层的保护层110的第一颗粒112上。因此，可改善保护层110的绝缘性质。当保护层110的绝缘性质改善时，线圈电子组件100的电感性质和击穿电压(bdv)性质也可改善。

参照图4和图5，内部区域120的氧化膜113的厚度t3可小于保护层110的氧化膜113的厚度t1。在主体101中，单位体积的保护层110中包括的氧化膜113的量可高于单位体积的内部区域120中包括的氧化膜113的量，所述量可以通过体积分数表示。第一颗粒112的表面上的氧化膜113可通过对主体101执行热处理，并且通过使主体101暴露于臭氧等而形成。由于第一颗粒112在主体101的表面上可更积极地被氧化，因此更大量的氧化膜113可设置在保护层110(主体101的外层)中，并且保护层110可改善主体101的绝缘性质。这是因为，当主体101的邻近于外电极105和106的外层中的绝缘性质易受影响时，击穿电压会显著降低。此外，当将主体101研磨以防止剥落(chipping)缺陷或其他缺陷时，第一颗粒112可从主体101的表面暴露，或者磁性颗粒112的表面上的绝缘膜的厚度会变得不均匀。在这种情况下，主体101的绝缘性质会进一步劣化。根据本公开的示例性实施例，通过在主体101的表面上形成包括氧化膜113的保护层110，可减少上述问题。

保护层110的尺寸可通过改变用于形成氧化膜113的热处理温度或臭氧浓度来调节。根据发明人进行的研究，当保护层110的厚度t为4μm至40μm时，确保了电感性质和击穿电压性质的改善。当热处理温度过度增加或热处理时间过长时，氧化膜113的厚度增加。因此，尽管绝缘性质改善，但电感性能劣化。在这种情况下，如上所述，设置在保护层110和内部区域120中的氧化膜113的厚度t1和t3可以为200nm或更小。

对于通过上述方法获得的保护层110，第一颗粒112的表面上的氧化膜113的尺寸可在不同区域中变化。例如，氧化膜113的厚度可从保护层110的外表面到内部区域120减小。此外，当将保护层110被划分为具有相同厚度的两个区域时，与主体101的表面邻近设置的区域中的氧化膜113的厚度可大于与内部区域120邻近设置的区域中的氧化膜113的厚度。这是因为，如上所述，氧化膜113可在主体101的表面上具有更大的厚度。

具有相对大的尺寸的第二颗粒212可包括fe基合金等。例如，第二颗粒212可包括具有fe-si-b-cr、fe-ni基合金等成分的纳米晶合金。第二颗粒212的直径d2可以为10μm至25μm。当磁性颗粒中的一部分包括如上所述的fe基合金时，可改善诸如磁导率的磁性性质，但磁性颗粒会易受静电放电(esd)的影响。因此，涂覆层213可设置在第二颗粒212的表面上。涂覆层213可具有与第一颗粒112的氧化膜113的成分不同的成分。

根据发明人进行的研究，在将主体101氧化的工艺期间，氧化膜113仅选择性地形成在第一颗粒112的表面上，并且氧化膜未设置在第二颗粒212上，或形成少量的氧化膜。当少量的氧化膜设置在第二颗粒212上时，第二颗粒212上的氧化膜的厚度可小于第一颗粒112上的氧化膜113的厚度。第二颗粒212上的氧化膜可表示设置在第二颗粒212的表面或涂覆层213的表面上的氧化膜。当主体101通过热处理工艺被氧化时，氧化膜113在100℃至200℃(相对低的温度)的温度范围内开始设置在具有相对小的尺寸的第一颗粒112上，而第二颗粒212在500℃或更高的温度(显著高于上述温度的温度)下开始被氧化。在氧化第二颗粒212的温度下，可能对绝缘材料111等造成损坏。因此，主体101可在低于上述温度的温度下被氧化，从而将第一颗粒112选择性地氧化。

第二颗粒212的表面上的涂覆层213可被构造为包括p成分的无机涂覆层。例如，涂覆层213可包括p基玻璃。p基无机涂覆层可包括诸如p、zn、si等的元素，并且可包括所述元素的氧化物。当涂覆层213被构造为p基无机涂覆层时，涂覆层213的厚度t2可以为10nm至60nm。

第二颗粒212的表面上的涂覆层213还可被构造为原子层沉积(ald)层。原子层沉积可以是在周期性地供应和排出反应材料的工艺期间通过表面化学反应将对象的表面以原子层水平均匀涂覆的工艺。通过上述工艺获得的涂覆层213可具有减小的且均匀的厚度以及改善的绝缘性能。因此，即使当主体101填充有大量的第二颗粒212时，也可有效地确保主体101的绝缘性能。当涂覆层213被构造为原子层沉积层时，涂覆层213的厚度可减小，使得主体101的尺寸可减小，并且涂覆层213的厚度可以为10nm至15nm。此外，当涂覆层213被构造为原子层沉积层时，涂覆层213可包括氧化铝(al2o3)、二氧化硅(sio2)等。涂覆层213还可包括除了上述材料之外的通过原子层沉积形成的各种材料。例如，涂覆层213可包括诸如tio2、zno2、hfo2、ta2o5、nb2o5、sc2o3、y2o3、mgo、b2o3、geo2等的材料。根据本公开的示例性实施例，涂覆层213可具有包括p基无机涂覆层和原子层沉积层的多层结构。

作为制造主体101的方法的示例，主体101可通过层叠工艺来形成。例如，线圈部103可使用镀覆工艺等设置在支撑基板102上，可制备用于制造主体101的多个单元层压件，并且可堆叠单元层压件。单元层压件可通过如下方式制造：使用磁性颗粒112和212(包括金属)以及有机材料(诸如热固性树脂、粘合剂、溶剂等)的混合物制成浆料；使用刮刀法利用该浆料以几十μm的厚度涂覆载体膜；干燥该浆料；以及以片形式制造单元层压件。因此，制造的单元层压件可包括分散在热固性树脂(诸如环氧树脂、聚酰亚胺等)中的磁性颗粒。可形成多个单元层压件，并且单元层压件可在线圈部103的上部和下部中堆叠并且可被压制，从而实现主体101。氧化膜113可通过如上所述的氧化工艺设置在存在于主体101中的磁性颗粒112上，在这种情况下，相对薄的氧化膜113可设置在内部区域120的磁性颗粒112上，或者氧化膜113可不设置在内部区域120的磁性颗粒112上。

将参照图1至图3描述其他元件。支撑基板102可支撑线圈部103，并且可实现为聚丙二醇(ppg)基板、铁氧体基板或金属基软磁基板等。如图所示，穿透支撑基板102的通孔可形成在支撑基板102的中央部分中，并且通孔可填充有主体101，从而形成磁芯部c。根据本公开的示例性实施例，可不设置支撑基板102。

线圈部103可设置在主体101中，并且可通过由线圈电子组件100的线圈实现的性质在电子装置中执行各种功能。例如，线圈电子组件100可实现为功率电感器，在这种情况下，线圈部103可通过以磁场形式存储电力并保持输出电压来使功率稳定。包括在线圈部103中的线圈图案可层叠在支撑基板102的两个表面上，并且可通过穿透支撑基板102的导电过孔v电连接。线圈部103可以以螺旋形式形成，并且引出图案l可包括在螺旋形式的最外部区域中，用于与外电极105和106电连接。

线圈部103可设置在支撑基板102的彼此相对的第一表面(图2中的上表面)和第二表面(图2中的下表面)中的至少一者上。根据本公开的示例性实施例，线圈部103可设置在支撑基板102的第一表面和第二表面中的两者上，在这种情况下，线圈部103可包括焊盘区p。可选地，线圈部103可仅设置在支撑基板102的表面中的一者上。包括在线圈部103中的线圈图案可使用在相关技术领域中使用的镀覆工艺(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，并且可使用上述工艺中的多个工艺被构造为具有多层结构。

外电极105和106可设置在主体101的外部，并且可连接到引出图案l。外电极105和106可使用包括具有高导电性的金属的膏形成，例如，该膏可以是包括镍(ni)、铜(cu)、锡(sn)和银(ag)中的一种或它们的合金的导电膏。外电极105和106中的每个还可包括设置在其上的镀层(未示出)。在这种情况下，镀层可包括从由镍(ni)、铜(cu)和锡(sn)组成的组中选择的一种或更多种元素。例如，可按顺序形成镍(ni)镀层和锡(sn)镀层。

根据前述示例性实施例，在线圈电子组件中，击穿电压性质可随着主体的绝缘性质的改善而改善。

尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本公开的由所附权利要求限定的范围的情况下，可做出修改和变型。