專利名稱：平面磁感應(yīng)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種平面感應(yīng)器及其制造方法，并且特別地，涉及一種平面磁感應(yīng)器及其制造方法，其中該平面磁感應(yīng)器可實現(xiàn)良好的高頻特性和增強的感應(yīng)系數(shù)并且體積也有所減小。
背景技術(shù)：
感應(yīng)器被應(yīng)用于各種場合，例如，用于低噪聲放大器、混頻器、壓控振蕩器、匹配線圈、及其他類似的裝置。特別地，平面感應(yīng)器是通過在襯底上形成的薄膜的導(dǎo)電線圈而實現(xiàn)工作的感應(yīng)器。該平面感應(yīng)器可被應(yīng)用到，例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器或噪聲濾波器中。
最近，提出了各種技術(shù)用于在襯底上形成磁性材料和薄膜的導(dǎo)電線圈以提高平面感應(yīng)器的性能。平面磁感應(yīng)器的性能主要依賴于磁性材料(例如，用于感應(yīng)器的軟磁鐵氧體)的特性。磁性材料必須在應(yīng)用于高頻時在高頻區(qū)域中具有足夠高的磁導(dǎo)率；在制造感應(yīng)器的過程中必須能夠防止熱和機械地損壞；并且與導(dǎo)電線圈絕緣。已公開的韓國專利公開號第2003-0020603中公開了一種用于制造薄膜感應(yīng)器的方法，其中，在銅線圈和軟磁層之間形成有介電層。
圖1是示出了普通的平面磁感應(yīng)器100的結(jié)構(gòu)的示意性剖面圖。參照圖1，普通的平面磁感應(yīng)器100包括在襯底11上依次形成的下部軟磁層12、下部介電層14、線圈形晶種層圖樣16a、以及導(dǎo)電線圈18。上部軟磁層24在導(dǎo)電線圈18上形成。這些軟磁層12和24由Fe或Co基的軟磁性薄膜形成，并由此具有較低的特定阻抗。因此，為了防止導(dǎo)電線圈18的相鄰線之間的電短路，如圖1所示，在導(dǎo)電線圈18的線之間的間隙中形成有環(huán)氧樹脂或SO2的非磁性介電層，并且還在導(dǎo)電線圈18的下面形成非磁性的介電層14。結(jié)果，由于介電層14和22的設(shè)置，感應(yīng)器100的總體厚度相對增加。
圖2a至圖2d示出了制造普通平面磁感應(yīng)器的方法的剖面圖。首先，如圖2a所示，將Fe或Co基的下部軟磁層12以及下部介電層14沉積在絕緣襯底11上。隨后，如圖2b所示，在下部介電層14上形成包含Ni或類似元素的鍍晶種層16。之后，如圖2c所示，形成導(dǎo)電線圈18，并且形成晶種層圖樣16a，通過選擇性地蝕刻鍍晶種層16，使其具有與導(dǎo)電線圈18相同的圖樣。接下來，如圖2d所示，在形成很厚的上部介電層22，并且使其變平從而使得導(dǎo)電線圈18完全嵌入其中之后，在其上形成Fe或Co基的上部軟磁層24。這樣，即可形成夾層結(jié)構(gòu)形狀的平面磁感應(yīng)器100。
在上述普通的工藝中，由于Fe或Co基的上部軟磁層12和24具有較低的特定阻抗，因此形成由氧化物或氮化物形成的絕緣層22以防止在導(dǎo)電線圈18的線之間的電短路。同樣地，當(dāng)在導(dǎo)電線圈18的線之間形成絕緣層22時，襯底遭受形成絕緣層22時所產(chǎn)生的熱量影響，使得下部軟磁層12的磁性降低。結(jié)果，絕緣層22和導(dǎo)電線圈18之間的粘接強度降低，從而造成分層。此外，由于絕緣層22需形成為具有預(yù)定的厚度或者其厚度需足夠大以充分電絕緣，因此導(dǎo)電線圈18與軟磁層12和24分開較大的距離，從而降低了感應(yīng)系數(shù)并且降低了高頻特性。此外，由于絕緣層14和22的設(shè)置使得感應(yīng)器元件的總體厚度增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此為解決上述問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種平面磁感應(yīng)器，其具有良好的高頻特性以及增強的感應(yīng)系數(shù)，并且體積有所減小。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種平面磁感應(yīng)器的制造方法，其可實現(xiàn)良好的高頻特性以及增強的感應(yīng)系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上述和其他的目的可以通過本發(fā)明提供的平面磁感應(yīng)器來實現(xiàn)，該平面磁感應(yīng)器包括在襯底上形成的絕緣氧化物磁層；與絕緣氧化物磁層的下表面分開而同時完全嵌入到該絕緣氧化物磁層中的導(dǎo)電線圈；以及在絕緣氧化物磁層上形成的、用于保護該絕緣氧化物磁層的覆蓋層。
絕緣氧化物磁層可包括在襯底上形成的下部絕緣氧化物磁層；以及在下部絕緣氧化物磁層上形成的上部絕緣氧化物磁層。這樣，在下部絕緣氧化物磁層上形成導(dǎo)電線圈，并且導(dǎo)電線圈可完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層中。
絕緣氧化物磁層可包括氧化物磁性材料，該材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。例如，絕緣氧化物磁層可由Ni-Zn鐵氧體形成。包含如上所述元素的絕緣氧化物磁層具有較高的特定阻抗，從而呈現(xiàn)出充分的絕緣特性和較高的磁導(dǎo)率。
絕緣氧化物磁層可通過鐵氧體鍍形成。當(dāng)絕緣氧化物磁層通過鐵氧體鍍形成時，該過程在大約100℃或更低的低溫下進行，因此襯底或?qū)щ娋€圈基本上不會遭受熱損壞，并且可用于制造襯底的材料種類也因此增加了。
覆蓋層包含選自聚合材料、陶瓷材料、玻璃、硅樹脂、或其組合物中的材料。特別地，覆蓋層可包含諸如高抗化學(xué)性的聚酰亞胺的聚合材料。該覆蓋層用于保護絕緣氧化物磁層由于外部撞擊或與雜質(zhì)物質(zhì)接觸而產(chǎn)生的損壞。通過該覆蓋層可簡單和安全地操作平面磁性感應(yīng)器。
導(dǎo)電線圈可以是由銅制成的螺旋形線圈。導(dǎo)電線圈可通過電鍍形成。在這種情況下，平面磁感應(yīng)器還可包括鍍晶種層圖樣，該圖樣與導(dǎo)電線圈的圖樣相同，并且形成于導(dǎo)電線圈的下面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制造平面磁感應(yīng)器的方法，該方法包括在襯底上形成下部絕緣氧化物磁層；在下部絕緣氧化物磁層上形成導(dǎo)電線圈；在導(dǎo)電線圈上直接形成上部絕緣氧化物磁層，以使導(dǎo)電線圈完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層中；以及在上部絕緣氧化物磁層上形成覆蓋層。上部和下部絕緣氧化物磁層可包含氧化物磁性材料，該材料包括至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。
可通過電鍍的方法形成導(dǎo)電線圈。這樣，導(dǎo)電線圈的形成可包括在下部絕緣氧化物磁層上形成線圈形狀的光刻膠層圖樣；通過光刻膠圖樣形成線圈形狀的鍍晶種層圖樣；以及通過電鍍在鍍晶種層圖樣上形成導(dǎo)電線圈。鍍晶種層圖樣可包含鎳，而導(dǎo)電線圈可包含銅。
采用電鍍方法形成導(dǎo)電線圈的另一種方法如下，導(dǎo)電線圈的形成包括在下部絕緣氧化物磁層上形成鍍晶種層；在鍍晶種層上形成具有線圈形狀圖樣的光刻膠層模具；通過采用作為掩模的光刻膠層模具進行電鍍形成導(dǎo)電線圈；以及移除光刻膠層模具以及光刻膠層模具下面的鍍晶種層的部分。
導(dǎo)電線圈的形成可包括通過壓力將金屬薄膜覆蓋到下部絕緣氧化物磁層上，以及在金屬薄膜上進行選擇性的化學(xué)蝕刻以形成線圈圖樣。
可通過絲網(wǎng)印刷的方法形成導(dǎo)電線圈。即，在下部絕緣氧化物磁層上形成用于線圈圖樣的網(wǎng)屏之后，采用作為印刷掩模的網(wǎng)屏印刷導(dǎo)電膠，因此在襯底上形成了導(dǎo)電圖樣。
可通過噴墨印刷方法形成導(dǎo)電線圈。即，在將漿狀的導(dǎo)電膠印刷到下部絕緣氧化物磁層上之后，不采用網(wǎng)屏即在襯底上直接形成導(dǎo)電圖樣。
本發(fā)明提供了一種方法，用于提高高頻特性以及平面磁感應(yīng)器的感應(yīng)系數(shù)，同時降低其厚度。為此目的，代替導(dǎo)電線圈的線之間的、由氧化物或氮化物介電材料形成的非磁性絕緣層的形成，導(dǎo)電線圈被嵌入到絕緣氧化物磁性材料中。同樣地，由于在本發(fā)明中省去了非磁性絕緣層的形成工序，因此由于非磁性絕緣層形成過程中產(chǎn)生的熱量而造成的磁性下降、殘余應(yīng)力的產(chǎn)生、以及薄膜之間的粘接強度的減弱等問題均得到了有效解決。


本發(fā)明的上述及其它目的、特征將在以下結(jié)合附圖的詳細說明中更加清楚明白，其中圖1是示出了普通平面磁感應(yīng)器的剖面圖；圖2a至2d是示出了普通平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖；
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平面磁感應(yīng)器的剖面圖；圖4至9是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖；圖10至14是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖；圖15和16是示出了根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。然而，應(yīng)該指出，本發(fā)明的實施例可進行各種修改，而并不局限于在此所描述的實施例。通過本發(fā)明的實施例的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明。附圖中，為清楚起見，本發(fā)明的各元件的形狀和尺寸均被放大。并且所有附圖中，相同的元件采用相同的參考標(biāo)號表示。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平面磁感應(yīng)器500的剖面圖。參照圖3，在襯底51上形成絕緣氧化物磁層54，并且將導(dǎo)電線圈58完全嵌入到絕緣氧化物磁層54中。導(dǎo)電線圈58與絕緣氧化物磁層54的下表面分開，從而使得絕緣氧化物磁層54存在于導(dǎo)電線圈58的下面。在絕緣氧化物磁層54上形成有覆蓋層60，以防止絕緣氧化物磁層54由于外部撞擊或與雜質(zhì)物質(zhì)接觸而損壞。通過電鍍形成導(dǎo)電線圈58，并且導(dǎo)電線圈58的下面形成有導(dǎo)電晶種層圖樣56。除了電鍍之外，導(dǎo)電線圈58的形成可通過如下的各種方法，如絲網(wǎng)印刷、覆蓋金屬薄膜等。特別地，當(dāng)通過絲網(wǎng)印刷或覆蓋金屬薄膜形成導(dǎo)電線圈58時，不需要使用導(dǎo)電晶種層圖樣56。為了確保較低的特定阻抗和足夠的感應(yīng)系數(shù)，導(dǎo)電線圈58可為由銅制成的螺旋形線圈。導(dǎo)電線圈58也可具有包括長方形、正方形、圓形等多種形狀在內(nèi)的各種形狀。
不同于普通的磁性感應(yīng)器，上述結(jié)構(gòu)的平面磁性感應(yīng)器500并沒有設(shè)置分離的非磁性絕緣層14或22(參見圖2)。取而代之地，根據(jù)本發(fā)明的平面磁性感應(yīng)器500采用絕緣氧化物磁性材料作為絕緣氧化物磁層54的材料，以使導(dǎo)電線圈58的線彼此絕緣。絕緣氧化物磁層54可由氧化物磁性材料形成，而該材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。由于該絕緣氧化物磁層54與普通的金屬軟磁層相比具有較高的特定阻抗，因此絕緣氧化物磁層54具有極好的電絕緣性。因此，絕緣氧化物磁層54直接接觸導(dǎo)電線圈58，并在導(dǎo)電線圈58的相鄰線之間提供足夠的電絕緣。絕緣氧化物磁層54表現(xiàn)出較高的磁導(dǎo)率以及足夠的絕緣特性。由于該絕緣氧化物磁層54與完全嵌入在其中的導(dǎo)電線圈58接觸，該平面磁感應(yīng)器500具有極好的品質(zhì)因數(shù)以及較高的電感系數(shù)。此外，由于平面磁性感應(yīng)器500不設(shè)有分離的非磁性絕緣層14或22(參見圖1)，因此可減少感應(yīng)器500的厚度，從而使得感應(yīng)器元件尺寸減小。
絕緣氧化物磁層54可具有如下所述的雙層結(jié)構(gòu)。即，絕緣氧化物磁層54可包括在襯底51和鍍晶種層圖樣56之間形成的下部絕緣氧化物磁層52(參見圖9)；以及在下部絕緣氧化物磁層52上形成的上部絕緣氧化物磁層53(參見圖9)，從而使得導(dǎo)電線圈58完全被嵌入到上部絕緣氧化物磁層53中。在絕緣氧化物磁層54上形成的覆蓋層60用來防止絕緣氧化物磁層54由于外部撞擊或與雜質(zhì)物質(zhì)接觸而產(chǎn)生的損壞，并且可包含例如較高抗化學(xué)性的聚酰亞胺。
圖4至9是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖。在本實施例中，通過電鍍形成導(dǎo)電線圈。
首先，參照圖4，由聚酰亞胺或FR4形成的襯底51上形成有下部絕緣氧化物磁層52。下部絕緣氧化物磁層52可包含氧化物磁性材料，該材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。例如，下部絕緣氧化物磁層52可由Ni-Zn鐵氧體形成。由于下部絕緣氧化物磁層52具有較高的特定阻抗，因此其具有足夠的電絕緣性。
接下來，參照圖5，在下部絕緣氧化物磁層52上形成線圈形狀的光刻膠圖樣30。可通過各種已知的曝光和顯影工序形成線圈形狀的光刻膠圖樣30。通過光刻膠層圖樣30曝光的下部絕緣氧化物磁層52的部分構(gòu)成一區(qū)域，在該區(qū)域上通過隨后的工序形成鍍晶種層圖樣。
隨后，如圖6所示，通過采用作為掩模的光刻膠層圖樣30的無電鍍，在由光刻膠層圖樣30曝光的下部絕緣氧化物磁層52的部分上形成有鎳鍍層。由此，包含鎳的線圈形狀的鍍晶種層圖樣56在下部絕緣氧化物磁層52上形成。鍍晶種層圖樣56作為晶種層，用于在隨后的工序中形成導(dǎo)電線圈。
然后，參照圖7，通過采用鍍晶種層圖樣56通過電鍍在鍍晶種層圖樣56上形成銅鍍層。結(jié)果，在鍍晶種層圖樣56上形成由銅形成的導(dǎo)電線圈58。如上所述，由于下部絕緣氧化物磁層52具有較高的特定阻抗，因此導(dǎo)電晶種層圖樣56的線彼此絕緣，即使得在下部絕緣氧化物磁層52上直接形成鍍晶種層圖樣56和導(dǎo)電線圈58。
之后，參見圖8，在上述形成的導(dǎo)電線圈58上形成上部絕緣氧化物磁層53，以使導(dǎo)電線圈58完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層53中。優(yōu)選地，為了增強導(dǎo)電線圈58和上部絕緣氧化物磁層53之間的粘接力，在形成上部絕緣氧化物磁層53之前，通過軟蝕刻工藝使導(dǎo)電線圈58的表面變得粗糙。與下部絕緣氧化物磁層52相同，上部絕緣氧化物磁層53可包含氧化物磁性材料，該材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。例如，上部絕緣氧化物磁層53可由Ni-Zn鐵氧體形成。同樣地，上部和下部絕緣氧化物磁層53和52由絕緣氧化物磁性材料形成，因此導(dǎo)電線圈58的線彼此絕緣。
最后，如圖9所示，在上部絕緣氧化物磁層53的上方形成聚酰亞胺的覆蓋層60，從而完成根據(jù)本發(fā)明實施例的平面磁性感應(yīng)器。覆蓋層60用來保護絕緣氧化物磁層52和53。覆蓋層60優(yōu)選地由具有抗化學(xué)性的聚合物形成。例如，覆蓋層60可由聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂形成。除了這些材料之外，覆蓋層60可由聚合材料、陶瓷材料、玻璃、硅樹脂、或其混合物來形成。
在本實施例中，通過鐵氧體鍍形成上部和下部絕緣氧化物磁層52和53。鐵氧體鍍的方法是一種通過使用氧化性溶液以及含有金屬元素的反應(yīng)溶液形成絕緣氧化物磁性材料層的方法，其中該氧化性溶液是上部和下部絕緣氧化物磁層52和53的原材料。例如，在氧化性溶液和反應(yīng)溶液形成液滴之后，將該液滴噴涂在襯底上，從而形成氧化物磁層。采用該鐵氧體鍍的方法，可在大約100℃或更低的低溫下形成絕緣氧化物磁層。由此，當(dāng)形成絕緣氧化物磁層52和53時，襯底51或?qū)щ娋€圈58基本上不會遭受熱損壞，并且增加了可用于制造襯底51的材料種類。此外，采用鐵氧體鍍，由于很容易地控制絕緣氧化物磁層52和53的厚度，因此可形成具有均勻厚度的絕緣氧化物磁層52和53。
根據(jù)以上所述的方法，導(dǎo)電線圈58的線之間將不再形成非磁性絕緣層。取而代之地，形成絕緣氧化物磁層52和53以使得整個導(dǎo)電線圈54嵌入其中。絕緣氧化物磁層52和53具有較高的阻抗和磁導(dǎo)率。因此，導(dǎo)電線圈58的線彼此充分絕緣。從而可防止內(nèi)部導(dǎo)電體之間的漏電，同時抑制渦電流。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的平面磁感應(yīng)器的感應(yīng)系數(shù)L和品質(zhì)因數(shù)Q均獲得了提高，同時實現(xiàn)了良好的高頻特性。此外，由于沒有分別形成非磁層，因此在形成非磁層過程中由于高溫而產(chǎn)生的問題(例如，磁層性能的下降；由于在冷卻時熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的薄膜之間的粘接力的削弱；以及分層等問題)被消除了，從而增強了感應(yīng)器元件的可靠性。此外，由于不形成較厚的絕緣層22(參見圖1)，因此可以減小感應(yīng)器元件的尺寸。
圖10至14是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖。
首先，參照圖10，通過鐵氧體鍍在襯底101上形成下部絕緣氧化物磁層102。隨后，通過無電鍍在下部絕緣氧化物磁層102上形成鍍晶種層106。下部絕緣氧化物磁層102由與上述的絕緣氧化物磁層52和53相同的材料形成。
然后，如圖11所示，在鍍晶種層106上形成線圈形狀的光刻膠層模具130。通過光刻膠層模具130被曝光的鍍晶種層106的部分構(gòu)成一區(qū)域，在該區(qū)域上通過隨后的工序形成導(dǎo)電線圈。在將光刻膠層沉積在鍍晶種層106上之后，可通過線圈形狀的光掩模通過將鍍晶種層106曝光并顯影形成光刻膠層模具130。
然后，如圖12所示，在通過光刻膠層模具130曝光的鍍晶種層106的部分上通過采用光刻膠層模具130進行電鍍而形成銅鍍層。結(jié)果，在其上形成銅鍍層的導(dǎo)電線圈108。此時，通過采用含有例如硫酸銅(CuSO4)的電鍍液進行電鍍形成厚度大約為50μm的導(dǎo)電線圈108。
然后，參照圖13，采用剝離器將光刻膠層模具130移除，并且通過蝕刻溶液將模具130下方的鍍晶種層106的部分(沒有鍍銅的晶種層160的部分)移除。結(jié)果，形成具有與導(dǎo)電線圈108相同的線圈圖樣的鍍晶種層圖樣106a。
然后，如圖14所示，通過上述形成的導(dǎo)電線圈108上通過鐵氧體鍍形成上部絕緣氧化物磁層103。這樣，導(dǎo)電線圈108完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層103中。為了增強導(dǎo)電線圈108和上部絕緣氧化物磁層103之間的粘接力，在形成上部絕緣氧化物磁層103之前，通過軟蝕刻增加導(dǎo)電線圈108的表面粗糙度。最后，在上部絕緣氧化物磁層103上形成聚酰亞胺的覆蓋層110以防止上部和下部絕緣氧化物磁層102和103損壞，從而完成平面磁感應(yīng)器。
在上述的實施例中，通過電鍍形成導(dǎo)電線圈58和108。然而，應(yīng)該指出本發(fā)明并不局限于該方法，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電線圈可以通過其它方法形成。例如，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電線圈可通過覆蓋金屬薄膜、絲網(wǎng)印刷、或噴墨印刷等方法來形成。
圖15和16是示出了根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例的平面磁感應(yīng)器的制造方法的剖面圖。在本實施例中沒有采用鍍晶種層。
首先，參照圖15，在襯底201上形成的下部絕緣氧化物磁層202上形成有銅的導(dǎo)電線圈208。例如通過將銅薄膜壓縮并覆蓋到下部絕緣氧化物磁層上，并隨后選擇性地蝕刻銅薄膜來形成導(dǎo)電線圈208?？赏ㄟ^眾所周知的光刻法來進行選擇性地蝕刻。即，在形成光刻膠層(未示出)之后，其中該光刻膠層具有位于連接到襯底201的銅薄膜上的線圈圖樣，采用蝕刻溶液(例如FeCl3)通過作為蝕刻掩模的光刻膠層蝕刻該銅薄膜。結(jié)果，如圖15所示，獲得了由銅形成的導(dǎo)電線圈208。
可選擇地，可通過絲網(wǎng)印刷形成導(dǎo)電線圈208。即，在下部絕緣氧化物磁層202上形成具有與導(dǎo)電線圈的線圈圖樣相對圖樣的網(wǎng)屏之后，通過作為印刷掩模的網(wǎng)屏將導(dǎo)電膠印刷在下部絕緣氧化物磁層202上，并隨后進行干燥，從而形成導(dǎo)電圖樣208。同樣地，由于通過覆蓋金屬薄膜或絲網(wǎng)印刷而形成導(dǎo)電線圈208，因此不再需要鍍晶種層的分離。
可選擇地，可通過噴墨印刷形成導(dǎo)電線圈208。即，通過噴墨印刷法將漿狀的導(dǎo)電膠印刷在下部絕緣氧化物磁層202上之后，不需要網(wǎng)屏，導(dǎo)電圖樣208即可直接在襯底上形成。
接下來，如圖16所示，在上述形成的導(dǎo)電線圈208上形成上部絕緣氧化物磁層203，以將導(dǎo)電線圈208完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層203中。最后，在上部絕緣氧化物磁層203上形成聚酰亞胺的覆蓋層210，以完成平面磁感應(yīng)器。
以下將參照示例對根據(jù)本發(fā)明的平面磁感應(yīng)器的特性進行描述。
示例(本發(fā)明的示例)在本發(fā)明的示例中，通過無電鍍形成鎳的鍍晶種層，并隨后進行電鍍，從而形成導(dǎo)電銅線圈(參見圖4至9)。首先，通過旋轉(zhuǎn)噴涂式的鐵氧體鍍法在聚酰亞胺襯底上形成大約10μm厚的Ni-Zn鐵氧體層。該Ni-Zn鐵氧體層形成下部絕緣氧化物磁層52。隨后，通過無電鍍在Ni-Zn鐵氧體層上形成包含鎳的鍍晶種層圖樣56，并且通過電鍍在鍍晶種層圖樣56上形成大約50μm厚的銅鍍層。銅鍍層形成導(dǎo)電線圈圖樣58。隨后，在線圈圖樣58上形成大約60μm厚的包括Ni-Zn鐵氧體層的上部絕緣氧化物磁層53，以將導(dǎo)電線圈圖樣58完全嵌入到其中。通過在磁層53上堆積大約35μm厚的聚酰亞胺層形成覆蓋層60，這樣即完成平面磁感應(yīng)器。該平面磁感應(yīng)器的尺寸為5.0mm×5.0mm。
(比較例)制造普通的平面磁感應(yīng)器作為比較例(參見圖2a至2d)，并且將其特性與發(fā)明示例的平面磁感應(yīng)器的特性進行比較。首先，在FR4絕緣襯底11上形成具有FeTaN/Ti雙膜結(jié)構(gòu)的下部軟磁層12。并且在其上形成1μm厚的包含SiO2的下部絕緣層14。在下部絕緣層14上形成包含鎳的鍍晶種層12，然后通過光刻膠層模具和電鍍法在其上形成50μm厚的導(dǎo)電銅線圈18。在導(dǎo)電線圈18上形成包含SiO2的上部絕緣層22以使導(dǎo)電線圈18完全嵌入到其中。隨后，在其上形成包含與下部軟磁層12相同材料的上部軟磁層24，從而完成普通平面磁感應(yīng)器。該普通平面磁感應(yīng)器的尺寸為5.3mm×6.3mm。
為了比較發(fā)明的示例和比較例中的感應(yīng)器的特性，測量其感應(yīng)系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)。在工作頻率為1MHz下測量品質(zhì)因數(shù)。測量結(jié)果如下表。
表1

如表1中所示，本發(fā)明示例的平面磁感應(yīng)器與比較例相比具有更高的感應(yīng)系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)。因此，本發(fā)明示例的平面磁感應(yīng)器可作為用于電源的感應(yīng)器，并且在RF應(yīng)用中可表現(xiàn)出極好的高頻特性。
從上述可明顯地看出，不同于具有在導(dǎo)線線圈的線之間形成的非磁性絕緣層的普通平面磁感應(yīng)器，本發(fā)明的絕緣氧化物磁層形成為使得導(dǎo)電線圈被完全嵌入到其中，從而實現(xiàn)了極好的高頻特性并具有極高的感應(yīng)系數(shù)。此外，由于根據(jù)本發(fā)明的平面磁感應(yīng)器沒有形成非磁層，因此可以防止非磁性絕緣層形成過程中產(chǎn)生的熱量而導(dǎo)致的磁性降低、殘余應(yīng)力的產(chǎn)生、以及薄膜之間粘接強度減弱等問題。從而，降低了感應(yīng)器的次品率，同時增加了感應(yīng)器元件的可靠性。
此外，由于省去了非磁性絕緣層的形成，因此降低了工藝過程的總數(shù)，降低了制造成本和時間，并且降低了平面感應(yīng)器的厚度。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平面磁感應(yīng)器，包括絕緣氧化物磁層，形成于襯底上；導(dǎo)電線圈，與所述絕緣氧化物磁層的下表面分離，同時又被完全地嵌入到所述絕緣氧化物磁層中；以及覆蓋層，形成于所述絕緣氧化物磁層上用于保護所述絕緣氧化物磁層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，所述絕緣氧化物磁層包括所述襯底上形成的下部絕緣氧化物磁層；以及所述下部絕緣氧化物磁層上形成的上部絕緣氧化物磁層，由此，所述導(dǎo)電線圈形成于所述下部絕緣氧化物磁層上，同時又完全被嵌入到所述上部絕緣氧化物磁層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，所述絕緣氧化物磁層包含氧化物磁性材料，所述氧化物磁性材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)器，其中，所述絕緣氧化物磁層由Ni-Zn鐵氧體形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，所述絕緣氧化物磁層通過鐵氧體鍍形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，所述覆蓋層包含選自聚合材料、陶瓷材料、玻璃、硅樹脂、或其混合物中的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的感應(yīng)器，其中，所述覆蓋層包含聚酰亞胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，所述導(dǎo)電線圈是由銅形成的螺旋形線圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器，其中，通過電鍍形成所述導(dǎo)電線圈，并且所述平面磁感應(yīng)器還包括鍍晶種層圖樣，所述鍍晶種層圖樣具有與所述導(dǎo)電線圈相同的圖樣，并且形成于所述導(dǎo)電線圈的下面。
10.一種平面磁感應(yīng)器的制造方法，包括在襯底上形成下部絕緣氧化物磁層；在所述下部絕緣氧化物磁層上形成導(dǎo)電線圈；在所述導(dǎo)電線圈上直接形成上部絕緣氧化物磁層，以使所述導(dǎo)電線圈完全地被嵌入到所述上部絕緣氧化物磁層中；以及在所述上部絕緣氧化物磁層上形成覆蓋層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述上部和下部絕緣氧化物磁層包含氧化物磁性材料，所述氧化物磁性材料包含至少兩種選自Fe、Ni、Zn、Mn、Mg、Co、Ba、和Sr組成的組中的元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過電鍍形成所述導(dǎo)電線圈。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述導(dǎo)電線圈的形成包括在所述下部絕緣氧化物磁層上形成線圈形狀的光刻膠層圖樣；通過采用所述光刻膠圖樣形成線圈形狀的鍍晶種層；以及通過電鍍在所述鍍晶種層圖樣上形成所述導(dǎo)電線圈。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述導(dǎo)電線圈的形成包括在所述下部絕緣氧化物磁層上形成所述鍍晶種層；在所述鍍晶種層上形成具有線圈形狀圖樣的光刻膠層模具；通過采用作為掩模的光刻膠層模具進行電鍍形成所述導(dǎo)電線圈；以及移除所述光刻膠層模具和在所述光刻膠層模具下面的所述鍍晶種層的部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)電線圈的形成包括通過壓力將金屬薄膜覆蓋到所述下部絕緣氧化物磁層上；以及在所述金屬薄膜上進行選擇性的化學(xué)蝕刻以形成線圈圖樣。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)電線圈的形成包括在所述下部絕緣氧化物磁層上形成用于線圈圖樣的網(wǎng)屏；以及通過采用所述作為印刷掩模的網(wǎng)屏，在所述下部絕緣氧化物磁層上印刷導(dǎo)電膠。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述導(dǎo)電線圈的形成包括通過噴墨印刷將漿狀的導(dǎo)電膠印刷在所述下部絕緣氧化物磁層上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平面磁感應(yīng)器及其制造方法。該平面磁感應(yīng)器包括襯底上形成的絕緣氧化物磁層；與絕緣氧化物磁層的下表面分離而同時又完全嵌入到該絕緣氧化物磁層中的導(dǎo)電線圈；以及形成于絕緣氧化物磁層上的、用于保護該絕緣氧化物磁層的覆蓋層。該絕緣氧化物磁層包括下部絕緣氧化物磁層；以及在下部絕緣氧化物磁層上形成的上部絕緣氧化物磁層，由此該導(dǎo)電線圈完全嵌入到上部絕緣氧化物磁層中。根據(jù)本發(fā)明的平面磁感應(yīng)器可實現(xiàn)良好的高頻特性以及較高的感應(yīng)系數(shù)，同時體積可有效減小。
文檔編號H01F41/00GK1801412SQ20051008001
公開日2006年7月12日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者鄭炯美, 文珍奭, 裴碩, 真野靖彥 申請人:三星電機株式會社