平面電子器件及其制造方法

平面電子器件及其制造方法
【專利摘要】一種制造用于接收磁芯的平板襯底(220)的方法，該方法包括步驟：提供具有層側面(262)的蓋層(222)；提供具有第一和第二側面(252、254)的基層(224)，所述基層包括在所述第一和第二側面之間完全延伸過所述基層的材料孔(250)；沿所述第一側面和所述層側面將所述蓋層和基層彼此耦合，所述蓋層在材料孔的至少一部分之上延伸；以及在所述材料孔內提供電介質構件(226)，其中所述芯保持通道(272)存在于所述電介質構件和所述基層之間，所述芯保持通道圍繞所述電介質構件周向延伸且構造成在其中具有磁芯(288、488、588)。
【專利說明】平面電子器件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子器件，例如變壓器、感應器、平衡-不平衡變壓器(baluns)、耦合器、或濾波器。
【背景技術】
[0002]一些公知的電子器件包括平面主體，例如電路板，其在平面主體中中建立的一個或多個磁性部件。磁性部件可包括鐵氧體磁芯，該鐵氧體磁芯具有圍繞其延伸的導電繞組。這些磁性部件中的一些包括彼此不電耦合(couple)的兩個導電繞組。例如,導電繞組不物理或機械耦合，使得電流不會經由一個導電繞組直接流向另一個導電繞組。流經一個導電繞組的電流在芯和另一導電繞組中產生磁場,且另一繞組中的磁場產生一電流。器件的電性能由各種參數來決定，例如第一繞組的匝數與第二繞組的匝數的比例、第一和/或第二繞組的形狀、第一和第二繞組的阻抗等等。
[0003]一些公知平面電子器件的制造工藝包括鉆孔或選路(ixniting)于平板襯底。更具體地,平板襯底可包括多個襯底層(例如FR-4和其他PCB型材料)。部分的襯底層可以通過受控深度選路來移除。在受控深度選路中，鉆頭沿預定路徑移動以移除襯底材料且在平板襯底內提供凹陷或腔。凹陷不會完全延伸穿過平板襯底。在形成凹陷后，磁芯(例如鐵氧體磁芯)可以裝載到凹陷中。雖然受控深度選路能夠在平面電子器件的制造期間提供足夠的凹陷，但是在一些情況下受控深度選路可顯著增加平面電子器件的成本。
[0004]需要減少平板襯底的制造成本。

【發明內容】

[0005]根據本發明，用于接收磁芯的平板襯底的制造方法包括如下步驟:提供具有層側面的蓋層；提供具有第一和第二側面的基層，基層包括完全延伸穿過第一和第二側面之間的基層的材料孔；使蓋層和基層沿第一側面和層側面彼此耦合，蓋層在材料孔的至少一部分之上延伸；以及在材料孔中提供電介質構件，其中在電介質構件和基層之間存在有芯保持通道，芯保持通道圍繞電介質構件周向延伸且構造成在其中具有磁芯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是具有磁性部件陣列的平面電子器件的一個實施例的透視圖；
[0007]圖2是圖1所示的電子器件的磁性部件的頂視圖；
[0008]圖3是根據一個實施例的板制造組件和平板襯底的分解圖；
[0009]圖4是在層疊工藝期間圖3的制造組件和板襯底的截面圖；
[0010]圖5是示出芯保持通道的圖3的板襯底的放大截面圖；
[0011]圖6是示出芯保持通道的圖3的板襯底的放大平面圖；
[0012]圖7是示出其中具有磁芯的芯保持通道的板襯底的放大截面圖；
[0013]圖8是根據一個實施例的板制造組件和平板襯底的分解圖；[0014]圖9示出了圖8的板襯底的頂部平面圖；
[0015]圖10是襯底移除工藝之前、圖8的板襯底的放大截面圖；
[0016]圖11是襯底移除工藝之后、圖8的板襯底的放大截面圖；
[0017]圖12是根據一個實施例形成的平板襯底的分解圖；
[0018]圖13是根據一個實施例形成的包括圖12的板襯底的平面電子器件的截面圖；
[0019]圖14是根據一個實施例形成的平板襯底的分解圖；
[0020]圖15是根據一個實施例形成的包括圖14的板襯底的平面電子器件的截面圖；
[0021]圖16是示出制造根據各實施例的平板襯底的方法的流程圖；
[0022]圖17是在平板襯底的制造期間可以使用的空心鉆頭的透視圖；
[0023]圖18示出了使用空心鉆頭的不同制造階段的平板襯底；
[0024]圖19是在平板襯底的制造期間可以使用的Forstner鉆頭的透視圖；
[0025]圖20示出了在使用Forstner鉆頭的不同制造階段的平板襯底。
【具體實施方式】
[0026]在此描述的一個或多個實施例提供了一種平面電子器件，其包括保持如為平面變壓器的磁性部件的平板襯底。磁性部件可以包括嵌入在相應板襯底中的磁芯(例如鐵氧體材料主體)。磁性部件可以包括纏繞磁芯的導電繞組或線圈(loop)。板襯底可以具有類似于印刷電路板(PCB)的構成物(composition)且包括多個襯底層。襯底層可包括基層(或第一層)和蓋層(或第二層)。襯底層可以具有穿過其延伸的一個或多個材料孔，其尺寸和形狀設置成接收各自的磁芯。蓋層沿基層的一側延伸且完全覆蓋材料孔或僅僅部分覆蓋材料孔。在特定實施例中，材料孔完全延伸穿過基層。
[0027]平板襯底構造成以預定的方式(例如相對于基層的預定的取向和/或位置)保持磁芯。基層和/或蓋層可以包括對準特征，以便于將磁芯定位在板襯底內。例如，在一些實施例中，基層可以包括對準特征，其至少部分地限定材料孔且當磁芯裝載到材料孔中時接合磁芯。在一些實施例中，蓋層也可以構造成保持磁芯。在此實施例中，蓋層的特征在于中心層。例如，蓋層可以包括尺寸小于磁芯的蓋孔。當磁芯裝載到與蓋孔對準的材料孔中時，磁芯會可接合限定蓋孔的邊緣。邊緣可以預定的方式保持磁芯。
[0028]在平面電子器件中，磁芯可以封裝在設置成提供合適電環境的低應力粘合劑中，例如低應力環氧樹脂。在固化狀態，環氧樹脂實際上接近固態、有撓性、和/或彈性。固化環氧樹脂的彈性和/或撓性會根據所使用的固化劑和/或環氧樹脂的成分而改變。設置在平板襯底上或中的一個或更多的導電材料層(例如銅)和延伸穿過板襯底的導電通孔可以提供磁性部件，例如變壓器。
[0029]圖1是具有磁性部件102陣列100的平面電子器件116的一個實施例的透視圖。圖1中示出的磁性部件102是變壓器器件。替代地，磁性部件102可以是或包括另一電子器件或部件，例如感應器、濾波器、平衡-不平衡變壓器、耦合器等。磁性部件102可以包括磁芯，例如鐵氧體或其它磁性材料。磁性部件102可以設置在平面電介質或非導電板襯底104中。所述磁性部件102通常是橢圓形，但可以具有不同的形狀，例如圓形。
[0030]板襯底104具有在板襯底104的第一或下側110和相對第二或上側112之間測量的厚度尺寸108。如在此使用的，術語“下”和“上”用來表述板襯底104的相對側面。術語“下”和“上”的使用并不意味著限定或要求板襯底104的單一、具體取向。例如，板襯底104可以倒轉以使得上側112位于下側110之下。
[0031]對于每一磁性部件102，在板襯底104的上側112上設置有幾個上部導體106且在板襯底104的下側110上設置有幾個下部導體(未示出)。下部導體可以與上部導體106具有相同的尺寸和/或形狀。板襯底104包括在板襯底104的下和上側110，112之間延伸穿過板襯底104的通孔114。通孔114填充或電鍍有導電材料，以提供穿過板襯底104的導電通孔。每個通孔114的相對末端與板襯底104上的導體106和下部導體電耦合。通孔114、上部導體106、和下部導體形成圍繞設置在板襯底104內的磁芯200 (圖2)纏繞數圈的線圈或繞組導電通路。
[0032]圖2是圖1所示的兩個磁性部件102的頂視圖。對于每一磁性部件102，上部導體106與通孔114在上部導體106的相對末端處電耦合。如上所述，通孔114包括導電材料且與設置在板襯底104的下側110 (圖1)上的下部導體(未示出)電耦合。
[0033]通過上部導體106、通孔114、和下部導體形成的導電通路可稱為圍繞磁芯200延伸的第一和第二導電線圈206、208。圖2中的每一附圖標記206、208指向圍繞相同磁性部件102的不同導電線圈的虛線框。每個導電線圈206、208包括圍繞磁芯200的數匝210。導電線圈206、208和磁芯200的結合形成磁性部件102。圍繞相同磁芯200纏繞的導電線圈206、208彼此可以不導電稱合。在一個實施例中，磁性部件102的第一導電線圈206可以從第一電路202接收電力。相同磁性部件102的第二導電線圈208可以與第二電路204電率禹合。
[0034]第一和第二導電線圈206、208可以通過磁芯200彼此感應耦合以便穿過第一導電線圈206的電流感應轉移到第二導電線圈208。例如，穿過第一導電線圈206的變化電流會在磁芯200中產生變化磁通量。變化磁通量在第二導電線圈208中產生變化磁場。變化磁場導致在第二導電線圈208中產生變化電動勢、或電壓。第二導電線圈208將感應電壓傳輸向第二電路204。
[0035]圖3-16描述了可以與例如為圖1所示的電子器件116的平面電子器件一起使用的各種平板襯底。平板襯底可以構造成保持磁性部件，例如變壓器。圖3-16還示出了其中制造板襯底的不同方式。如在此所述，術語“平板襯底”包括隨后修改的板襯底。例如，圖3-16中示出的每一平板襯底可以通過移除(例如通過鉆孔、沖壓或蝕刻)或增加(例如通過增加其它襯底層、密封劑、或其它電介質材料)襯底材料和通過增加或蝕刻導電材料來修改。換句話說，在此所述的平板襯底在適于用于平面電子器件之前需要額外修改。
[0036]圖3是平板襯底220的各種元件和可以用于制造該平板襯底220的元件的透視圖。如所示，板襯底220可以包括蓋層222、基層224、和電介質構件226。還示出了，板制造組件230可以包括第一和第二模制或擠壓結構232、234。制造組件230可以通過或作為層疊按壓來使用以，以結合多個襯底層，例如蓋層和基層222、224。在所述實施例中，第一和第二模制結構232、234包括剛性材料。例如，第一和第二模制結構可以是鋼或鋁板或隔板。該板可以具有不含缺陷的平滑表面且具有與復合敷層相同的尺寸和形狀。該板可以用于在固化工藝器件與敷層接觸，以傳輸法向力以及在完成的堆疊上形成平滑表面。第一和第二模制結構232、234構造成耐得住電路板的層疊工藝所伴隨的壓力和熱。
[0037]第一和第二模制結構232、234分別包括接合表面236、238，其構造成聯接且擠壓板襯底220。接合表面236、238彼此面向且構造成使蓋層222、基層224、和電介質構件226位于它們之間。在所述實施例中，接合表面236是平面的。然而，接合表面236可以成形為用于制造板襯底220所需要的形狀。
[0038]第二模制結構234包括多個平臺240，其耦合至接合表面238且遠離其凸出。在一些實施例中，第二模制結構234是單一連續結構以便接合表面234和平臺240由相同材料制成(例如鋼、鋁等等)。平臺240相對于接合表面238基本上是豎直的。例如，每一平臺240可以具有外部或外圍表面242，其垂直于接合表面238延伸且徑向背離相應平臺240。然而，在其它實施例中，外圍表面242可以相對于接合表面238傾斜延伸。接合表面238可以實質上全部都是平面的，除了平臺240從其凸出之處之外。
[0039]每一平臺240具有由外圍表面242限定的外周界241。當直接向下朝向接合表面238觀看時，外周界241可以包括彎曲輪廓。例如，在所述實施例中，可以成形外周表面242使得外周界241形成為整個圓。然而，平臺240的外周界241可以具有包括彎曲輪廓的其它形狀。例如，外周界241可以實質為圓形、半圓形、橢圓形等等。此外，彎曲輪廓可以包括外周界241的彎曲的部分且其它的線性的部分。此外，雖然在所述實施例中平臺240具有相同形狀，但是其它實施例可以包括具有不同形狀的平臺。例如，一個平臺240可為圓形的，而另一臺240可為橢圓形或正方形。
[0040]再次如圖3所示，每個平臺240可以包括一構件腔244。構件腔244完全被相應平臺240圍繞且在遠離接合表面238的方向開口。在所述實施例中，設置構件腔244的尺寸和形狀以接收相應的電介質構件226。每一構件腔244由相應平臺240的相應內部或內表面246(圖4所示)來限定。內表面246會限定出內周界248。內周界248可以具有與外周界241類似的形狀(例如，內和外周界248、241可以為不同尺寸的圓形或不同尺寸的方形)。在其它實施例中，內外周界248、241可為不同形狀的。
[0041]蓋層222包括可以用于制造電路板的襯底材料。應當明白，如為蓋層222和基層224的襯底層可以包括多個堆疊襯底層(例如子層)。襯底材料可以包括或由電介質材料形成，例如適于印刷電路板(PCB)的填充玻璃樹脂(例如FR-4)、熱固性材料、或熱塑性材料。襯底材料可以是完全固化襯底和非固化B態材料的交替層，除非材料是熱塑性或流態(fluid stage)熱固性的。基層224的厚度尺寸256可以由一個厚層或幾片半固化片或具有相似型式的交替層構成。可以使用其它剛性或半剛性材料。蓋層222包括相對的第一和第二層側面260、262和在其之間延伸的厚度尺寸264。在所述實施例中，蓋層222可以在堆疊于基層224之前形成。然而，在其它實施例中，蓋層222可以形成在基層224上。例如，粘性聚合物材料可以沿著基層224散布且隨后固化以形成蓋層222。在所述實施例中，蓋層222是不包括任何孔的連續主體。
[0042]基層224還包括類似于上面關于蓋層222描述的材料的襯底材料。基層224具有第一和第二側面252、254以及在其之間延伸的厚度尺寸256。第一和第二側面252、254也可稱為層側面或基側面。如所示，基層224包括多個材料孔250。材料孔250可以構成在第一和第二側面252、254之間完全延伸穿過基層224的通道。在圖3所示的實施例中，將材料孔250的尺寸和形狀設置成接收相應平臺240。
[0043]材料孔250可以通過移除基層224的襯底材料來形成。例如，材料孔250可以通過在例如精確沖壓工藝期間沖壓基層224來形成。當沖壓基層224形成材料孔250時，基層224可以設置在沖壓機(未示出)和相應沖模(未示出)之間。沖壓機具有成形為類似于材料孔250的所需孔尺寸和形狀的末端。沖模通常包括尺寸和形狀設置成接收被沖壓材料和沖壓機末端的凹陷或腔。通過將基層224設置在沖壓機和沖模之間，將沖壓機驅動穿過基層224且進入沖模。沖壓機剪切基層224的襯底材料由此形成材料孔250。
[0044]在沖壓基層224的實施例中，限定材料孔250的向內表面276 (圖5所示)可以是剪切面。更明確地，向內表面276可以展示與被剪切表面相關的質量、性能、和/或特征。可以利用相同的沖頭對基層224執行數次單獨的沖壓以形成多個材料孔250。在其它實施例中，多個沖頭可以用于同時形成材料孔250。例如，多頭機械可以將多個沖頭驅動進入相應的多個沖模以同時產生多個材料孔250。
[0045]然而，材料孔250可以以其它方式形成。例如，材料孔可以通過鉆孔或選路于來形成。可以利用空心鉆頭、Forstner鉆頭、或標準PCB鉆頭來執行鉆孔。當選路時，推薦使用標準鉆頭，雖然可以使用其它的。在此實施例中，限定出材料孔250的向內表面276是鉆孔表面。在其它實施例中，材料孔250可以通過蝕刻基層224來形成以便通過蝕刻表面來限定材料孔250。可以通過反應離子蝕刻(RIE)或等離子蝕刻來完成蝕刻。在任一情況下，向內表面276可展示與材料孔250如何制造相關的質量、特性、和/或特征。形成材料孔250的制造方法(例如沖壓、鉆孔、蝕刻等等)可以基于檢驗板襯底或隨后形成的電子器件來確定。板襯底或電子器件的檢驗可以利用掃描電子顯微鏡(SEM)或其它顯微鏡。
[0046]將電介質構件226的尺寸和形狀設置成適于位于模制結構234的相應構件腔244之內。例如，電介質構件226可以具有類似于由內周界248限定的形狀的形狀。然而，電介質構件226的尺寸可以小于相應構件腔244的尺寸。電介質構件226的厚度尺寸258可以實質上等于基層224的厚度尺寸256。在一些實施例中，電介質構件226可以由從基層224移除的襯底材料形成。例如，由基層224沖壓以形成一個材料孔250的襯底材料也可以用作一個電介質構件226。
[0047]在一些實施例中，使用例如為熱固性樹脂或熱塑性樹脂的處于流態的材料也可以是所希望的，而不是使用如為FR-4的預先固化的C態材料。流體樹脂可以不含玻璃且流進在模制結構234中限定至所需尺寸的間隙中。
[0048]圖4是在層疊期間一部分板襯底220的各個元件的截面圖。如所示，蓋層222相對于基層224堆疊。更具體地，基層224的第一側面252與蓋層222的層側面262聯接。電介質構件226位于相應構件腔244內且具有與蓋層222的層側面262聯接的各自構件表面268。在所述實施例中，厚度尺寸256、258實質上等于平臺240的高度270。在其它實施例中，厚度尺寸258和厚度尺寸256可以大于或小于所述高度270,假若基層224和電介質構件226仍然能夠耦合到蓋層222。
[0049]蓋層和基層222、224當彼此之間堆疊時可以以預定方式對準。第一和第二模制結構232、234中的一個或兩者可以包括接合蓋層和基層222、224的板對準特征(未示出)。例如，第二模制結構234可以包括被基層224和蓋層222的相應通道(未示出)接收的多個柱(未示出)。通道可以定位為沿著蓋層和基層222、224的周圍和/或朝向蓋層和基層222、224的中間。
[0050]蓋層和基層222、224可以在層疊工藝期間彼此耦合。例如，B態(Β-Stage)或半固化片(未示出)可以定位為沿蓋層和基層222、224之間的界面223和蓋層222與電介質構件226之間的界面227。當蓋層222和基層224彼此堆疊時，這些片已經可以是蓋層和/或基層222、224的一部分。對片加熱和加壓以固化片且將基層224和電介質構件226耦合(例如接合)到蓋層222。如果需要可以使用真空。因而，基層224和電介質構件226可以同時(例如在相同的層疊工藝期間)耦合到蓋層222，即使基層224和電介質構件226是不同和獨立的部件。然而，以上僅僅是用于將蓋層和基層222、224與電介質構件彼此層疊的方法的一個實例。可以使用類似地或不同的工藝來將元件耦合在一起。
[0051]圖5和6是板襯底220的放大圖，其更詳細地示出了在基層224和電介質構件226耦合到蓋層222之后的材料孔250。圖5是部分板襯底220的截面圖且圖6是頂部平面圖。應當注意到，圖5和圖6關于圖3和4顛倒。如所示，當電介質構件226提供到材料孔250時形成芯保持通道272。芯保持通道272存在于電介質構件226和基層224之間。芯保持通道272由內表面276-278限定，內表面276-278包括基層224的向內表面276、電介質構件226的向外表面277、和由蓋層222限定的底表面278。芯保持通道272的寬度尺寸280 (圖5)在向內表面276和向外表面277之間延伸。在一些實施例中，寬度尺寸280貫穿芯保持通道272實質上是相同的。然而，在其它實施例中，芯保持通道272的寬度尺寸280可以變化。
[0052]芯保持通道272構造成具有位于其中的磁芯288(圖7所示)，其可以類似于磁芯200(圖2)。芯保持通道272圍繞電介質構件262周向延伸。在所述實施例中，芯保持通道272完全圍繞電介質構件226以實質圓形路徑延伸，使得芯保持通道272是圓環形的。然而，實施例并不限于圖5和6所述實施例。如在此使用的，術語“周向圍繞”包括僅僅實質上一部分圍繞電介質構件226延伸的芯保持通道272。例如，芯保持通道272可以形成為僅僅繞電介質構件226延伸至少約一半的C形弧形。此外，術語“周向圍繞”不要求是圓形路徑或彎曲路徑，但可以包括其它形狀。例如，芯保持通道272可以沿為方形形狀、矩形形狀、或多邊形形狀的路徑圍繞電介質構件226延伸。
[0053]在一些情況下，在蓋層和基層222、224彼此耦合之后，芯保持通道272可能不適于接收磁芯288。例如芯保持通道272可能是不合適的尺寸或可能在芯保持通道272內具有不希望的材料，例如在層疊期間流進芯保持通道272內的樹脂，或可能具有由移除工藝(例如沖壓)產生的不平坦表面。在此情形下，可以蝕刻或鉆孔(或選路)芯保持通道272以合適地成形芯保持通道272或移除任何不需要的材料。例如，向內表面276、向外表面277、或底表面278中的至少一個可以具有從其上移除的襯底材料。在一些實施例中，由于材料移除工藝，例如鉆孔、蝕刻等等，因此會增加寬度尺寸280。
[0054]圖7是板襯底220的放大截面圖，其示出了位于芯保持通道272內的磁芯288。芯保持通道272可以包括至少部分地限定材料孔250或芯保持通道272的內部和外部對準特征282、284。對準特征282、284可以通過上述的材料移除工藝(例如通過內表面276-278的蝕刻或鉆孔)或在單獨的材料移除工藝期間，形成。在一些情況下，僅僅蝕刻或鉆孔部分的內表面276-278，使得部分的向內表面276和向外表面277可以保持由形成材料孔250的工藝產生的表面質量。例如，至少一部分向內表面276可以是由沖壓基層224形成材料孔250時形成的剪切表面,而向內表面276的另一部分可以是鉆孔表面。
[0055]對準特征282、284可以成形為當磁芯288位于芯保持通道272中時以在磁芯288上具有定心效果。對準特征282、284可以朝向磁芯288延伸。在所述實施例中，對準特征282包括在向外表面277和底表面278之間延伸的傾斜表面283。對準特征284包括在向內表面276和底表面278之間延伸的傾斜表面285。然而，在其它實施例中對準特征282、284可以具有其它結構。
[0056]對準特征282、284可以減少制造工藝中與磁芯288的定位相關的公差。對準特征282、284還可以產生存在于磁芯288和向內表面276以及向外表面277之間的各個間隙290、291。間隙292還可以存在于磁芯288和底表面278之間。在后續工藝中，間隙290-292會便于封裝材料的流動且在與層疊相關的加熱和加壓期間允許磁芯288的膨脹和/或壓縮。
[0057]圖8是平板襯底320和可以用于制造板襯底320的板制造組件330的各個元件的分解圖。如所示，板襯底320可以包括蓋層322和一個或多個基層324A、324B。蓋層322和基層324A、324B可以包括與以上所述的蓋層222 (圖3)和基層224(圖3)相似的襯底材料和/或可以由與上述類似的方法來制造。基層324A具有相對的層側面340A、342A，且基層324B具有相對的層側面340B、342B。蓋層322具有相對的層側面344、346。
[0058]每個基層324A、324B包括材料孔348、350。材料孔348、350完全延伸穿過相應基層324A或324B。在所述實施例中，基層324A、324B分別包括多對材料孔348A、350A和348B、350B。在所述實施例中，材料孔348A、350A和材料孔348B、350B是半圓形且面向該對中的另一材料孔。然而，在其它實施例中，可以使用幾乎完全圍繞延伸的單個材料孔。例如，單個材料孔可以是C形或具有幾乎完全圓形的路徑。材料孔348A、350A和348B、350B可以采用如上述的與材料孔250 (圖3)類似的方式來制造。例如，可以沖壓、鉆孔、和/或蝕刻材料孔348A、350A和348B、350B。沿著基層324A的材料孔348A、350A可以以與沿著基層324B的材料孔348B、350B類似的方式來成型。這樣，當基層324A、324B彼此堆疊時，基層324A的材料孔348A與基層324B的材料孔348B對準且基層324A的材料孔350A與基層324B的材料孔350B對準。
[0059]基層324A、324B的襯底材料可以包括或由電介質材料形成，例如適于印刷電路板(PCB)的填充玻璃樹脂(例如FR-4)、熱固性材料、或熱塑性材料。襯底材料可以是完全固化襯底和非固化B態材料的交替層，除非材料是熱塑性的或流體態熱固性的。基層的厚度尺寸可以由一厚層或幾片半固化片或具有類似型式的交替層構成。可以使用其它剛性或半剛性材料。
[0060]當材料孔348A、350A對形成時，還可以形成相應的基底延伸部352A。當材料孔348B、350B對形成時，還可以形成相應的基底延伸部352B。在所述實施例中，基底延伸部352A、352B中的每一個分別在相應材料孔對348A、350A和348B、350B之間延伸。材料孔348A、350A彼此由基底延伸部352A分開，以及材料孔348B、350B彼此由基底延伸部352B分開。然而，基底延伸部還可以在制造僅僅一個材料孔時形成。如上所述，如果材料孔例如是C形或如果材料孔幾乎完全形成為圓形，則基底延伸部可以由單個材料孔來限定。
[0061]還示出，板制造組件330可以包括第一和第二模制或擠壓結構332、334。類似于制造組件230 (圖3)，第一和第二模制結構332、334包括剛性材料且構造成經得住電路板的層疊工藝所伴隨的壓力和熱。第一和第二模制結構332、334分別包括接合表面336、338，其構造成與將板襯底320的元件聯接并且將它們擠壓在一起。接合表面336、338彼此相對，其之間設置有蓋層322和基層324A、324B。在所述實施例中，接合表面336、338基本是平面的。
[0062]蓋層和基層322、324A、324B可以以與上述的關于蓋層和基層222、224(圖3)類似的方式彼此耦合。例如，蓋層和基層322、324A、324B可以在層疊工藝期間彼此耦合。蓋層和基層322、324A、324B可以彼此堆疊且對準，使得基層324A的基底延伸部352A的每一個與基層324B的相應的基底延伸部352B對準。堆疊之前，可以定位B態或半固化片(未示出)以便一片沿蓋層322和基層324A之間的界面設置，而另一片沿基層324A、324B之間界面設置。這些片經受加熱和加壓以固化這些片且將基層324A、324B彼此耦合(例如接合)以及將蓋層322耦合到基層324A。此時，基層324A、324B的對準的基底延伸部352A、352B可以彼此接合。
[0063]圖9和10分別包括材料移除操作之前的板襯底320的平面圖和截面圖。圖9和10相對于圖8是顛倒的，使得圖9是層側面342B的平面圖且圖10在圖的底部具有蓋層322。參考圖10，基層324A、324B的基底延伸部352A、352B彼此堆疊且耦合。在一示例性的實施例中，基底延伸部352A包括電介質構件354A，其通過一個或多個接點356A耦合到基層324A的其余部分。同樣地，基底延伸部352B包括電介質構件354B，其通過一個或多個接點356B耦合到基層324B的其余部分。為了描述的目的，在圖9中還示出了基底延伸部352B的電介質構件354B和接點356B。
[0064]參考圖10，在蓋層和基層322、324A、324B彼此耦合之后，接點356A、356B可以通過材料移除操作來移除。作為一具體實例，鉆頭可以嵌入進兩個如圖10所示的對準的材料孔348中且圍繞一路徑選路以移除接點356A、356B。在此情況下，由于從基層324A、324B的每一個移除了兩個接點，因此移除了全部的四個接點356A、356B。
[0065]圖11示出了與圖10相同、但是接點356A、356B(圖10)移除之后的視圖。參考圖11，芯保持通道372圍繞堆疊的電介質構件354A、354B存在。當電介質構件354A、354B如圖11所示堆疊和耦合時，電介質構件354A、354B可考慮為被芯保持通道372圍繞的單一電介質構件373。芯保持通道372可以類似于芯保持通道272 (圖5)且圍繞電介質構件373周向延伸。在移除接點356A、356B之后，材料孔348、350(圖8)變成單一材料孔374。
[0066]材料孔374可具有不合適的尺寸或其中可能具有其它不希望的材料，例如粒子376。粒子376可能由層疊期間流進材料孔374的樹脂形成。粒子376還可能是由形成材料孔348、350(圖8)的制造工藝產生的。為了移除粒子376，可以進一步蝕刻或鉆孔限定芯保持通道372的表面，以合適地成形芯保持通道372和材料孔374或移除任何不需要的材料。在替代實施例中，可以在當移除接點356A和356B時(即在相同的襯底移除工藝期間)移除粒子376。
[0067]圖8-11描述了一個實施例，其中兩個基層324A、324B堆疊且耦合在一起。然而，在其它實施例中，可以僅僅使用一個基層或替代地，多于兩個的基層可彼此堆疊。此外，在其它實施例中，每個基底延伸部可以包括僅僅一個接點。基層可以類似地構造，以便接點可以彼此堆疊。替代地，接點可以具有不同的位置以便接點不直接彼此堆疊。在此實施例中，鉆頭僅需要一次移除一個接點，而不是例如一次兩個堆疊接點。
[0068]圖12是根據一個實施例形成的平板襯底420的分解圖。板襯底420包括蓋層422和基層424。基層424具有相對的第一和第二層側面440、442且包括延伸穿過其的材料孔450。可以如上所述參照材料孔150 (圖3)和348、350(圖8)來形成材料孔450。在所述實施例中，蓋層422是沒有孔的連續材料片。蓋層和基層422、424可以由襯底材料形成，例如上述的關于蓋層222 (圖3)和基層224(圖3)的襯底材料。蓋層和基層422、424可以以上述的層疊工藝耦合在一起。襯底材料可以包括或由電介質材料形成，例如適合于印刷電路板(PCB)的填充玻璃樹脂(例如FR-4)、熱固性材料、或熱塑性材料。襯底材料可以是全固化襯底和非固化B態材料的交替層，除非材料是熱塑性的或流體態熱固性的。基層的厚度尺寸可以由一厚層或幾片半固化片或具有相似型式的交替層構成。可以使用其它剛性或半剛性材料。
[0069]圖13示出了包括板襯底420的平面電子器件416的一部分的截面圖。在形成板襯底420后，磁芯488可以設置在材料孔450中。磁芯488可以具有圍繞芯空間(corevoid) 490的圓形或橢圓形形狀。磁芯488經由第二側面442插入在材料孔450中。雖然未示出，但是基層424和/或蓋層422可以包括對準特征，其構造成將磁芯488保持在材料孔450中的預定的位置。對準特征可以通過與上述的鉆孔或蝕刻基層424和/或蓋層422的襯底材料相似的方式來形成。
[0070]一旦磁芯488設置到材料孔450中，彈性和非導電封裝材料472可以沉積到材料孔450中。封裝材料472流進芯空間490中且包封磁芯488。允許固化封裝材料472以使得封裝材料472硬化且完全圍繞磁芯488。因而，電介質構件491形成在芯空間490中。
[0071]如圖13所示，另一襯底層474可以堆疊到第二側面442。導電層476、478然后可以利用絕緣粘合劑分別粘合到襯底層474和蓋層422。然后可以穿過上部導電層476、襯底層474、基層424、蓋層422、和底部導電層478來鉆通孔480。然后可以穿過上部導電層476、襯底層474、電介質構件491、蓋層422、和底部導電層478來鉆通孔482。然后通孔480、482可被清理并電鍍導電材料以形成導電通孔484、486。然后可以蝕刻導電層476、478以形成沿襯底層474的上部導體492和沿蓋層422的下部導體494。
[0072]雖然未示出，但是另外的修改和/或特征可以添加到平面電子器件416。例如，如圖13所示，電子器件416然后可以涂敷絕緣材料。
[0073]圖14是根據一個實施例形成的平板襯底520的分解圖。板襯底520包括蓋層522和基層524。基層524具有相對的第一和第二側面540、542且包括多個完全延伸穿過其的材料孔550。蓋層和基層522、524可以類似或等同于圖13的蓋層和基層422、424。然而，蓋層522可以具有完全延伸穿過蓋層522的蓋孔551。蓋孔551的形狀和位置類似于基層524的材料孔550。更具體地，設置蓋孔551的尺寸和形狀以具有小于材料孔550的尺寸。蓋層和基層522、524可以通過上述的層疊工藝彼此耦合。
[0074]圖15示出了包括板襯底520的平面電子器件516的一部分的截面圖。如所示，蓋層522可以包括對準特征523。例如，對準特征523可以是限定蓋孔551的邊緣525。在具體實施例中，邊緣525形成為具有傾斜表面527。邊緣525可以通過鉆孔和/或蝕刻形成。邊緣525的尺寸構造成將磁芯588保持在預定位置中。
[0075]包括連續的襯底材料片的襯底層575可以在層疊工藝期間耦合至蓋層522由此覆蓋蓋孔551。磁芯588可以經過第二側面542插入材料孔550中且位于傾斜表面527上。磁芯588可以具有圍繞芯空間590的圓形或橢圓形形狀。
[0076]通過磁芯588設置在材料孔550中，彈性和非導電封裝材料572可以沉積進材料孔550中。封裝材料572流進芯空間590中且包封磁芯588。當封裝材料572固化時，電介質構件591形成在芯空間590中。
[0077]如圖15所示，另一襯底層574可以層疊到第二側面542。導電層576、578然后可以利用絕緣粘合劑分別粘合到襯底層574和襯底層575。然后可以穿過上部導電層576、襯底層574、基層524、蓋層522、襯底層575、和底部導電層578來鉆通孔580。然后可以穿過上部導電層576、襯底層574、電介質構件591、襯底層575、和底部導電層578來鉆通孔582。然后可以清理且利用導電材料電鍍通孔580、582以提供導電通孔584、586。然后可以蝕刻導電層576、578以沿襯底層574提供上部導體592和沿襯底層575提供底部導體594。
[0078]圖14和15描述了一個實施例，其中在蓋層522和基層524層疊在一起之前，蓋層522具有蓋孔551。在其它實施例中，蓋層522在層疊之前可以不具有蓋孔551。替代地，蓋層522和基層524可以層疊在一起以形成類似于板襯底420 (圖12)的結構。一旦I禹合在一起，可以在例如如上所述(例如沖壓、鉆孔、或蝕刻)的襯底移除操作中形成類似于蓋孔551的蓋孔。在一些實施例中，可以在襯底移除工藝期間形成傾斜表面527。然后可以以上述關于圖14和15類似的方式來處理板襯底520。
[0079]圖16是描述例如為平面電子器件116 (圖1)、416(圖13)、和516 (圖15)的平面電子器件的制造方法700的流程圖。方法700的初始操作可以包括制造平板襯底。平板襯底可以類似于例如板襯底104 (圖1)或板襯底220(圖3)、320(圖8)、420(圖12)、和520 (圖14)。方法可以存在于各種實施例中，例如上面關于圖3-15所述的那些。雖然流程圖包括指示方法700中操作順序的箭頭，但是方法700不需要如所示來執行，因為一些操作可以在其它之前、之后、或與其它同時執行。
[0080]方法700包括在步驟702提供蓋層和在步驟704提供基層，該基層具有完全延伸穿過其的至少一個材料孔。提供步驟704可以包括供給其中預先形成有材料孔的基層，或可選擇地，方法700可以包括供給基層以及然后形成材料孔。存在可形成材料孔的各種襯底材料移除操作，例如上述的沖壓、鉆孔(或選路)、或蝕刻操作。在一些實施例中，蓋層也可以具有完全延伸穿過其的蓋孔，例如蓋層522(圖14)。蓋孔可以預先形成或方法700可以包括形成蓋孔。
[0081]方法700還包括在步驟706將蓋層和基層彼此耦合。例如，基層可以具有第一和第二側面且蓋層可以具有層側面。基層和蓋層可以沿第一側面和層側面彼此耦合。蓋層可以至少部分地覆蓋材料孔。在一些實施例中，蓋層可以完全覆蓋材料孔。
[0082]方法700還包括在步驟708在材料孔中提供電介質構件和在步驟710將磁芯裝載進材料孔中。在步驟710裝載可以在步驟708提供之后或之前發生。例如，圖3-15描述了其中在步驟708提供電介質構件的各種方式。例如，關于圖3-7，可以當蓋層222和基層224在步驟706彼此耦合時提供電介質構件226。也可以在此時形成芯保持通道272以及后續利用可選的襯底材料移除操作來修改。關于圖8-11，可以當從材料孔374移除接點356A、356B時提供電介質構件373。通過移除接點356A、356B，芯保持通道372存在于電介質構件373和基層324A、324B之間。
[0083]關于圖12-13，可以在裝載磁芯的步驟710之后提供電介質構件491。更具體地，彈性和非導電封裝材料472可以沉積在具有磁芯488的材料孔450中。封裝材料472可以流進磁芯488的芯空間490內。當封裝材料472固化時，提供電介質構件491。如在上述實例中，芯保持通道可以存在于基層424和電介質構件491之間。芯保持通道圍繞電介質構件491周向延伸。
[0084]方法700還包括在步驟712使磁芯嵌入材料孔中的封裝材料中。關于圖3_7的實施例，可以在形成電介質構件226之后提供磁芯288且然后通過沉積彈性和非導電封裝材料來嵌入磁芯288。同樣地，類似于磁芯288 (圖7)，可以在形成電介質構件373之后將磁芯提供到圖11的芯保持通道372中且然后通過沉積彈性和非導電封裝材料來嵌入磁芯。關于圖12-15的實施例，提供電介質構件的同時磁芯嵌入。方法700還包括在步驟714形成一個或多個圍繞上述磁芯的導電線圈。
[0085]圖17和18描述了制造平面電子器件的替代方法，且更具體地，描述了在襯底中提供材料孔和/或芯保持通道的替代方法。在圖3-16的實施例中，通過堆疊襯底層來形成材料孔和芯保持通道，在所述襯底層中，至少一個襯底層已經包括孔。然而，圖17和18的實施例可以包括從已層疊的平板襯底上直接移除襯底材料。在形成材料孔后，然后可如上所述形成平面電子器件。
[0086]圖17是空心鉆頭800的透視圖。如所示，空心鉆頭800包括具有鉆頭末端804的軸802。鉆頭末端804包括延伸入軸802 —定深度(未示出)的軸空腔806。軸802包括限定軸腔806的鉆壁808。鉆壁808的內表面限定了內徑D11以及鉆壁808的外表面限定了外徑Dm。在鉆頭末端804的內表面和外表面可以是粗糙的以便于給板襯底鉆孔。
[0087]圖18示出了在制造的不同階段的板襯底810。在階段812，已經利用鉆頭800 (圖17)給板襯底810鉆孔。在一些實施例中，可以利用水或冷卻劑來冷卻和潤滑鉆頭末端804(圖17)。當板襯底810包括環氧玻璃纖維時，鉆頭800可以是鉆石鉆頭。在將板襯底810鉆孔后，形成芯保持通道814。芯保持通道814具有實質等于鉆頭800的外徑Dm的外徑Dre且具有實質等于內徑D11的內徑D12。鉆頭800可以在任何處移除需要移除的襯底材料的80% -100%以形成所需芯保持通道814。然而，如果鉆頭800不能移除需要被移除的襯底材料的100%以形成所需的芯保持通道814，則隨后在階段813可以利用傳統的鉆頭(例如非空心鉆頭)來鉆孔板襯底810。由于可選的鉆孔，因此可以有效地增加芯保持通道814的尺寸。
[0088]圖19是Forstner鉆頭820的透視圖。如所示，Forstner鉆頭820包括軸822和與軸822耦合的鉆頭末端824。鉆頭末端824包括主邊緣826和從主邊緣826的相對端以周向方式延伸的一對弓形邊828、830。弓形邊828、830的外表面限定出鉆頭末端824的外
徑 D03。
[0089]圖20示出了不同制造階段的板襯底832。在834階段，已經利用鉆頭820 (圖19)將板襯底832鉆孔。在將板襯底832鉆孔之后，形成材料孔836。材料孔836具有實質等于鉆頭820的外徑Dcb的外徑Dm。鉆頭820可以在任何處移除需要移除的襯底材料的80% -100%以形成所需材料孔836。然而，如果鉆頭820不能移除需要被移除的襯底材料的100%以形成所需的材料孔836，則隨后在階段840可以利用傳統的鉆頭將板襯底832鉆孔。由于隨后鉆孔，因此可以增加材料孔836的尺寸。
[0090]在形成芯保持通道814 (圖18)后，磁芯可以裝載進芯保持通道814中且以與上述類似的方式制造平面電子器件。在形成材料孔836 (圖20)后，磁芯可以裝載進材料孔836中且以與上述類似的方式制造平面電子器件。在一些實施例中，使用的材料移除工藝可在檢驗限定芯保持通道814或材料孔836的內表面時進行確定。同樣，表面的特征在于空心 鉆孔表面或Forstner鉆孔表面。
【權利要求】
1.一種制造用于接收磁芯的平板襯底(220，320，420，520)的方法，該方法包括步驟: 提供具有層側面(262，346)的蓋層(222，322，422，522)； 提供具有第一側面(252，340A，340B，440，540)和第二側面(254，342A，342B，442，542)的基層(224，324A，324B, 424，524)，所述基層包括在所述第一側面和第二側面之間完全延伸過所述基層的材料孔(250，348，350，450，550)； 沿所述第一側面和所述層側面將所述蓋層和所述基層彼此耦合，所述蓋層在所述材料孔的至少一部分之上延伸；以及 在所述材料孔中提供電介質構件(226，373，491，591)，其中所述芯保持通道(272，372)存在于所述電介質構件和所述基層之間，所述芯保持通道圍繞所述電介質構件周向延伸且構造成在其中具有磁芯(288，488，588)。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括穿過所述第二側面(254，342A，342B，442，542)將所述磁芯(288，488，588)裝入所述材料孔(250，348，350，450，550)中，所述磁芯圍繞所述電介質構件(226，373，491，591)延伸。
3.根據權利要求2所述的方法，進一步包括將所述磁芯(288，488，588)嵌入到沉積在所述材料孔(250，348，350，450，550)中的所述封裝材料中，以及圍繞所述磁芯(288，488，588)形成一個或多個導電線圈(206,208),所述導電線圈延伸過所述電介質構件(226,373，491，591)和所述基層(224，324A，324B，424，524)。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述材料孔(250，348，350，450，550)通過沖壓所述基層(224，324A，324B，424，524)形成。
5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在所述基層(224，324A，324B，424，524)中同時沖壓多個所述材料孔(250，348，350，450，550)。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述基層(224，324A，324B，424，524)包括多個所述材料孔(250，348，350，450，550)，所述蓋層(222，322，422，522)在所述材料孔的至少一部分之上延伸。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述芯保持通道(272，372)由所述基層(224，324A，324B，424，524)的向內表面(276)和所述電介質構件(226，373，491，591)的面向所述向內表面的向外表面(277)限定，所述向內表面的至少一部分和/或所述向外表面的至少一部分被剪切。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述芯保持通道(272，372)由所述基層(224，324A，324B，424，524)的向內表面(276)和所述電介質構件(226，373，491，591)的面向所述向內表面的向外表面(277)限定，所述芯保持通道由構造成接合所述芯保持通道中的磁芯(288，488，588)的一個或多個對準特征(282，284，523)部分地限定。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述芯保持通道(272，372)由所述基層(224，324A，324B，424，524)的向內表面(276)和所述電介質構件(226，373，491，591)的面向所述向內表面的向外表面(277)限定，所述方法進一步包括將所述向內表面和所述向外表面的至少一個的至少一部分鉆孔。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述鉆孔包括提供被構造成接合所述磁芯(288，488，588)的傾斜的對準特征(282，284，523)。
11.根據權利要求1所述的方法，進一步包括將所述基層(224)裝入到模制結構(234)上，該模制結構包括接合表面(238)和從該接合表面凸出的平臺(240)，該平臺圍繞構件腔(244)，其中所述平臺的尺寸和形狀適于被所述基層的材料孔(250)接收且所述構件腔的尺寸和形狀適于接收所述電介質構件(226)。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述蓋層(222)和所述基層(224)的耦合包括將所述蓋層耦合到所述電介質構件(226)和到所述基層。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述電介質構件(373)通過接點(356A，356B)耦合到所述基層(324A，324B)，其中所述提供電介質構件包括移除所述接點。
14.根據權利要求1所述的方法，其中所述蓋層(522)包括蓋孔(551)，當所述蓋層(522)與所述基層(524)耦合時，所述蓋孔與所述材料孔(550)對準，所述蓋孔具有小于所述材料孔的尺寸。
15.根據權利要求14所述的方法，進一步包括在所述蓋層(522)和所述基層(524)耦合在一起之后形成所述蓋孔(551)。
【文檔編號】H01F41/00GK103559996SQ201310180164
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年2月28日 優先權日:2012年2月28日
【發明者】S·達爾米婭, W·L·哈里森 申請人:泰科電子公司