平面式磁性元件及其制造方法
【專利摘要】一種平面式磁性元件，包括基板及磁性結構。磁性結構鑲嵌于基板中。磁性結構包括鐵磁性材料層及至少一第一硬質保護層。鐵磁性材料層具有第一側及與第一側相對的第二側。第一硬質保護層設置于鐵磁性材料層的第一側。本發明的平面式磁性元件通過在鐵磁性材料層的一側設置第一硬質保護層，以保護鐵磁性材料層，使其避免在壓合過程中產生破裂的現象，從而提升對鐵粉芯的保護能力，進而提高利用平面式磁性元件所制作的變壓器的良率。本發明還提供一種平面式磁性元件的制作方法。
【專利說明】平面式磁性元件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種平面式磁性元件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]傳統的應用于通信連接器中的具有嵌入式磁性元件的變壓器，其所使用的磁性元件例如是鐵粉芯。而鐵粉芯一般以四氧化三鐵等磁性材料為主。有鑒于鐵粉芯易碎的特質，因此有人提出將具有彈性的填充物環繞于嵌入式磁性元件周圍，例如美國案US8, 203，418B2中所講的具有彈性的環氧樹脂材料等，以緩沖磁性元件所承受的，在元件操作時因熱脹冷縮所產生的應力，并降低磁性元件破裂的可能性。
[0003]但是，本案發明人發現，具有彈性的環氧樹脂材料并無法避免鐵粉芯于壓合過程中所產生的破裂現象。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于，提供一種平面式磁性元件，其能提升對鐵粉芯的保護能力，以提高變壓器的制作良率。
[0005]本發明的另一目的在于，提供一種平面式磁性元件的制作方法，其能提升對鐵粉芯的保護能力，以提高變壓器的制作良率。
[0006]本發明提供一種平面式磁性元件，包括基板及磁性結構。磁性結構鑲嵌于基板中。磁性結構包括鐵磁性材料層及至少一第一硬質保護層。鐵磁性材料層具有第一側及與第一側相對的第二側。第一硬質保護層設置于鐵磁性材料層的第一側。
[0007]在本發明的一個具體實施方案中，該磁性結構還包括第二硬質保護層，該第二硬質保護層設置于該鐵磁性材料層的第二側。
[0008]在本發明的一個具體實施方案中，第一硬質保護層與第二硬質保護層的材質為具有環氧基的反應性樹脂，鐵磁性材料層為鐵粉芯。
[0009]在本發明的一個具體實施方案中，具有環氧基的反應性樹脂的玻璃轉換溫度大于200。。。
[0010]在本發明的一個具體實施方案中，具有環氧基的反應性樹脂的熱膨脹系數大于或等于基板的熱膨脹系數。
[0011]在本發明的一個具體實施方案中，還包括第一導電層及第二導電層，第一導電層設置于基板遠離磁性結構的一側，第二導電層設置于基板接近磁性結構的一側，其中第一硬質保護層位于鐵磁性材料層與第二導電層之間。
[0012]在本發明的一個具體實施方案中，還包括黏著層，黏著層設置于第一硬質保護層與第二導電層之間，且黏著層也位于基板與第二導電層之間。
[0013]在本發明的一個具體實施方案中，第一導電層及/或第二導電層的材質為銅，黏著層的材質為聚丙烯。
[0014]在本發明的一個具體實施方案中，還包括若干個通孔及至少一導線，各通孔貫穿第二導電層、黏著層、磁性結構、基板與第一導電層，導線穿過通孔并纏繞于磁性結構周圍，其中基板為印刷電路板。
[0015]本發明還提供一種平面式磁性元件的制作方法，包括以下步驟:提供基板，具有第一表面。在基板中形成凹槽，凹槽貫穿部分第一表面。以及在凹槽中形成磁性結構。磁性結構的形成方法包括:形成鐵磁性材料層，鐵磁性材料層具有第一側及與第一側相對的第二側；以及在鐵磁性材料層的第一側形成少一第一硬質保護層。
[0016]在本發明的一個具體實施方案中，基板還包括形成在第一表面的第零導電層，且在基板中形成凹槽之前，還包括先以蝕刻制程移除第零導電層。
[0017]在本發明的一個具體實施方案中，磁性結構的形成方法還包括在鐵磁性材料層的第二側形成第二硬質保護層
[0018]在本發明的一個具體實施方案中，第一硬質保護層與第二硬質保護層的材質為具有環氧基的反應性樹脂，鐵磁性材料層為鐵粉芯。
[0019]在本發明的一個具體實施方案中，具有環氧基的反應性樹脂的玻璃轉換溫度大于200。。。
[0020]在本發明的一個具體實施方案中，具有環氧基的反應性樹脂的熱膨脹系數大于或等于基板的熱膨脹系數。
[0021 ] 在本發明的一個具體實施方案中，基板還包括與第一表面相對的第二表面及設置于第二表面的第一導電層。
[0022]在本發明的一個具體實施方案中，還包括在基板的第一表面及第一硬質保護層的遠離該鐵磁性材料層的一側形成黏著層，且第一硬質保護層位于黏著層與鐵磁性材料層之間。
[0023]在本發明的一個具體實施方案中，還包括在黏著層遠離第一硬質保護層與第一表面的一側形成第二導電層。
[0024]在本發明的一個具體實施方案中，第一導電層及/或第二導電層的材質為銅，黏著層的材質為聚丙烯。
[0025]在本發明的一個具體實施方案中，還包括形成若干個通孔，各通孔貫穿第二導電層、黏著層、磁性結構、基板與第一導電層，用以使至少一導線穿過這些通孔并纏繞于該磁性結構周圍，其中基板為印刷電路板。
[0026]本發明有益效果是，本發明的平面式磁性元件及其制作方法通過在鐵磁性材料層的上設置第一硬質保護層，以保護鐵磁性材料層，使其避免在壓合過程中產生破裂的現象，從而提升對鐵粉芯的保護能力，進而提高利用平面式磁性元件所制作的變壓器的良率。
[0027]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1A至圖1G為本發明的實施例的平面式磁性元件的制作方法流程示意圖。
[0029]圖1H與圖11為本發明的鐵磁性材料層的形狀示意圖。
[0030]具體本實施例[0031]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的具體本實施例、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0032]圖1A至圖1G為本發明的實施例的平面式磁性元件的制作方法流程示意圖。首先請參考圖1A?1B，本發明的平面式磁性元件的制作方法包括以下步驟:提供基板110，基板110具有第一表面SI及與第一表面SI及與第一表面SI相對的第二表面S2 (繪不于圖1A),第一表面SI形成有第零導電層111，基板110的第二表面S2形成有第一導電層112 ;利用蝕刻制程移除位于第一表面SI的第零導電層111 (繪示于圖1B)。上述基板例如是印刷電路板(Printed Circuit Board)。上述第零導電層111與第一導電層112的材質例如是銅。
[0033]請參考圖1C與圖1D，在移除第零導電層111之后，接著在基板110中形成凹槽H1，其中凹槽Hl貫穿部分第一表面SI (繪示于圖1C);并于凹槽Hl中形成磁性結構120，使磁性結構120因此鑲嵌在基板110中(繪示于圖1D)。
[0034]磁性結構120包括鐵磁性材料層122及至少一第一硬質保護層124。鐵磁性材料層122具有第一側及與第一側相對的第二側(例如上下兩側)。第一硬質保護層124設置于鐵磁性材料層122的第一側。上述鐵磁性材料層122例如是鐵粉芯。作為本發明的優選實施方式，磁性結構120還包括第二硬質保護層126。第二硬質保護層126設置于鐵磁性材料層122的第二側。第一硬質保護層124與第二硬質保護層126設置于鐵磁性材料層122的第一側及第二側，用以保護鐵磁性材料層122避免在壓合過程中產生破裂的現象。因此第一硬質保護層124與第二硬質保護層126的材質例如為完全硬化后且具有環氧基的反應性樹月旨，其中具有環氧基的反應性樹脂的玻璃轉換溫度(Glass transition temperature,簡稱Tg)例如大于200°C,且具有環氧基的反應性樹脂的熱膨脹系數(Coefficient of ThermalExpansion,簡稱CTE)例如大于或等于基板110的熱膨脹系數。
[0035]因此上述形成磁性結構120的方法，例如先在凹槽Hl底部先填充一層具有環氧基的反應性樹脂，以形成上述第二硬質保護層126，再設置鐵磁性材料122在第二硬質保護層126上方，接著再在鐵磁性材料122上方填充另一層具有環氧基的反應性樹脂，以形成上述第一硬質保護層124，進而完成磁性結構120的制作。
[0036]在完成磁性結構120之后，請參考圖1E，接著在基板110的第一表面SI以及第一硬質保護層124的遠離鐵磁性材料層122的一側形成黏著層130，其中第一硬質保護層124設置在黏著層130與鐵磁性材料層122之間。上述黏著層130的材質例如為聚丙烯(Polypropylene,簡稱 PP)。
[0037]請參考圖1F，在形成黏著層130之后，接著在黏著層130的遠離第一硬質保護層124與第一表面SI的一側形成第二導電層140。上述第二導電層140的材質例如是銅。
[0038]請參考圖1G，在形成第二導電層140之后，并接著形成若干個通孔。在圖1E中以通孔Vl、V2為解說范例，但本發明的通孔數目不以此為限。每一通孔Vl、V2貫穿第二導電層140、黏著層130、磁性結構120、基板110及第一導電層112，以便于使至少一導線能穿過通孔V1、V2并纏繞于磁性結構120周圍，以完成本發明的平面式磁性元件100的繞線結構。此外，請參考圖1H與圖1I，上述鐵磁性材料層122例如是實心圓柱體1220或環輪體1221等，且凹槽Hl的形狀也會隨著鐵磁性材料層122的形狀而做調整，但本發明的鐵磁性材料層122的形狀不以此為限。值得一提的是，若鐵磁性材料層122為實心圓柱體，則通孔V1、V2的側壁例如還包括絕緣層(圖未示出)，并通過絕緣層使磁性結構120與穿過通孔V1、V2的導線能相互隔絕。
[0039]此外，本發明的平面式磁性元件100除了可用于制作通信連接器中的寬帶平面變壓器，還可應用在機上盒、RF路由器、RF移動裝置、因特網及消費性電子產品等非以太網絡應用的元件制作上。
[0040]綜上所述，本發明的平面式磁性元件及其制作方法通過在鐵磁性材料層122的兩相對側分別設置第一硬質保護層124及第二硬質保護層126，以保護鐵磁性材料層122，使其避免在壓合過程中產生破裂的現象，從而提升對鐵粉芯的保護能力，進而提高利用平面式磁性元件所制作的變壓器的良率。
[0041]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種平面式磁性元件包括: 基板；以及 磁性結構鑲嵌于該基板中，包括鐵磁性材料層及至少一第一硬質保護層，該鐵磁性材料層具有第一側及與第一側相對的第二側，該至少一第一硬質保護層設置于該鐵磁性材料層的第一側。
2.如權利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，該磁性結構還包括第二硬質保護層，該第二硬質保護層設置于該鐵磁性材料層的第二側。
3.如權利要求2所述的平面式磁性元件，其特征在于，該第一硬質保護層與該第二硬質保護層的材質為具有環氧基的反應性樹脂，該鐵磁性材料層為鐵粉芯。
4.如權利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，該具有環氧基的反應性樹脂的玻璃轉換溫度大于200°C。
5.如權利要求3所述的平面式磁性元件，其特征在于，該具有環氧基的反應性樹脂的熱膨脹系數大于或等于該基板的熱膨脹系數。
6.如權利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，還包括第一導電層及第二導電層，該第一導電層設置于該基板遠離該磁性結構的一側，該第二導電層設置于該基板接近該磁性結構的一側，其中該第一硬質保護層位于該鐵磁性材料層與該第二導電層之間。
7.如權利要求6所述的平面式磁性元件，其特征在于，還包括黏著層，該黏著層設置于該第一硬質保護層與該第二導電層之間，且該黏著層也位于該基板與該第二導電層之間。
8.如權利要求7所述的平面式磁性元件，其特征在于，該第一導電層及/或該第二導電層的材質為銅，該黏著層的材質為聚丙烯。
9.如權利要求1所述的平面式磁性元件，其特征在于，還包括若干個通孔及至少一導線，各該通孔貫穿該第二導電層、該黏著層、該磁性結構、該基板與該第一導電層，該導線穿過該通孔并纏繞于該磁性結構周圍，其中該基板為印刷電路板。
10.一種平面式磁性元件的制作方法，包括: 提供基板，具有第一表面； 在該基板中形成凹槽，該凹槽貫穿部分該第一表面；以及 在該凹槽中形成磁性結構，該磁性結構的形成方法包括:形成鐵磁性材料層，該鐵磁性材料層具有第一側及與該第一側相對的第二側；以及在該鐵磁性材料層的第一側形成少一第一硬質保護層。
11.如權利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該基板還包括形成在第一表面的第零導電層，且在該基板中形成該凹槽之前，還包括先以蝕刻制程移除該第零導電層。
12.如權利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該磁性結構的形成方法還包括在該鐵磁性材料層的第二側形成第二硬質保護層。
13.如權利要求12所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該第一硬質保護層與該第二硬質保護層的材質為具有環氧基的反應性樹脂，該鐵磁性材料層為鐵粉芯。
14.如權利要求13所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該具有環氧基的反應性樹脂的玻璃轉換溫度大于200°C。
15.如權利要求13所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該具有環氧基的反應性樹脂的熱膨脹系數大于或等于該基板的熱膨脹系數。
16.如權利要求10所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該基板還包括與該第一表面相對的第二表面及設置于該第二表面的第一導電層。
17.如權利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，還包括在該基板的該第一表面及該第一硬質保護層的遠離該鐵磁性材料層的一側形成黏著層，且該第一硬質保護層位于該黏著層與該鐵磁性材料層之間。
18.如權利要求17所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，還包括在該黏著層遠離該第一硬質保護層與該第一表面的一側形成第二導電層。
19.如權利要求18所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，該第一導電層及/或該第二導電層的材質為銅，該黏著層的材質為聚丙烯。
20.如權利要求16所述的平面式磁性元件的制作方法，其特征在于，還包括形成若干個通孔，各該通孔貫穿該第二導電層、該黏著層、該磁性結構、該基板與該第一導電層，用以使至少一導線穿過這些通孔并纏繞 于該磁性結構周圍，其中該基板為印刷電路板。
【文檔編號】H01F27/26GK103854837SQ201210509999
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優先權日:2012年12月3日
【發明者】溫耀隆 申請人:上海卓凱電子科技有限公司