專利名稱：內(nèi)藏電感組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種內(nèi)藏電感組件及其制造方法，特別有關(guān)于一種以圖案化 高導(dǎo)磁率(JU r> 1 )材料提升內(nèi)藏電感組件的電感值及電氣特性及其制造方法。
背景技術(shù)：
于無線通訊、數(shù)字計(jì)算機(jī)、可攜式電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域中，無論是無源 或有源式電子組件已持續(xù)朝向高頻、寬頻、及微型化等三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展， 漸成為信息家電等高科技產(chǎn)業(yè)與市場的最大需求。將電子組件內(nèi)藏(embedded)化已成為縮小電路面積的主要趨勢，尤其是一般占電路中較貴的 電感組件，是業(yè)界亟需以埋入方式耳又代表面安裝(surface mounted technique, 簡稱SMT)的無源組件。然而，若要將無源組件埋入基板而內(nèi)藏化，需并入許多不同的工藝與材 料，來形成各種電感結(jié)構(gòu)。但如此往往會因此而增加了其它寄生效應(yīng)，使得 埋藏電感的特性不易提升，而失去內(nèi)埋的意義。例如， 一般將電感組件內(nèi)藏 化后，其電感值普遍都會下降且具較低的品質(zhì)因子。因此，必須改良此內(nèi)藏 電感組件使得其電感量提高，更適用于現(xiàn)今電子電路需求。傳統(tǒng)上，就一個(gè) 電感組件而言，有三個(gè)重要的特性參數(shù)必須于電路設(shè)計(jì)時(shí)列入考量，包括電 感量(Inductance)、品質(zhì)因子(Quality Factor)以及自振頻率(Self-Resonate Frequency,簡稱SRF)。美國專利第US5，329，020號揭露一種使用磁性材料設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器。在傳 統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器中，在電感線圈中加入磁性材質(zhì)，用以增加其電感量，而達(dá)到提 升轉(zhuǎn)換器的效能。然而，此習(xí)知技術(shù)以直接采用整塊高導(dǎo)磁系數(shù)(high屮,.)的 材料，并非適用于積體化無源組件及制作于電路板的工藝。美國專利第US 6,429,763號揭露一種使用磁性材質(zhì)基板內(nèi)含電感組件的 積體無源電路板。由于電感組件目前還是電路設(shè)計(jì)中使用較貴的組件之一， 因此使用磁性物質(zhì)當(dāng)基板可提升電感量的特性。然而，使用磁性材料基板會 造成其它組件與此電感組件發(fā)生耦合，進(jìn)而導(dǎo)致寄生效應(yīng)，而降低整體組件 于高頻特性下的品質(zhì)因子等特性。于文獻(xiàn)"On-Chip Spiral Inductors with Patterned Ground Shields for Si-Based RF IC' s ," IEEE 1997 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers揭露一種使用圖案化的接地面設(shè)計(jì)于硅基板平面型電感組 件中；其中將圖案化的接地面設(shè)計(jì)成與平面型電感的導(dǎo)線垂直，可以提升品質(zhì)因子；然而此結(jié)構(gòu)對組件的電感值提升有限。再者，于文獻(xiàn) "Experimental Comparison of Substrate Structures for Inductors and Transformers," IEEE MELECON 2004， May 12-15， 2004， I)ubrovnik, Croatia揭露一種多邊形的平面電感對應(yīng)圖案化的接地面設(shè)計(jì)。將 圖案化的接地面設(shè)計(jì)成與多邊形的平面電感的導(dǎo)線重直，可以提升品質(zhì)因 子，然而對組件的電感值提升有限。圖1A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的剖面示意圖。圖IB顯示對應(yīng) 圖1A傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖。請參閱圖1A,平面型內(nèi)藏電感 組件1包括基板10，及導(dǎo)電線圈20設(shè)置于基板10的一側(cè)表面上。導(dǎo)電層 30設(shè)置于基板10的另一側(cè)(底部)表面上，且與導(dǎo)電線圈20藉由導(dǎo)孔(Via Hole)12電性接觸。 一般導(dǎo)電層30的作用可作為導(dǎo)電線圈20的接地面設(shè)計(jì)； 然而全面性的接地面會導(dǎo)致感應(yīng)電流對接地面的寄生電容效應(yīng)，對組件的電 感值及品質(zhì)因子提升有限。圖1C顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖。主要是將設(shè)置于 基板10底部表面上的導(dǎo)電層30做圖案化，且與導(dǎo)電線圈20藉由導(dǎo)孔(Via Hole)12電性接觸。此圖案化導(dǎo)電層30的作用乃作為導(dǎo)電線圈20的接地面 設(shè)計(jì)；圖案化導(dǎo)電層30與導(dǎo)電線圈20分別設(shè)置于基板10的兩側(cè)，且于任 意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，如此可以提升品質(zhì)因子， 然而對組件的電感值提升有限。圖2A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖。平面型內(nèi)藏電感組件包 括基板40及高導(dǎo)磁率(M 1)材料層42設(shè)置于基板40上，而且注意此高導(dǎo) 磁率(ja,〉l)材料層42并無圖案化。導(dǎo)電線圈41設(shè)置于高導(dǎo)磁率(ii一l)材料 層42上?；?0的材質(zhì)可為有機(jī)高分子基板或陶資基板。導(dǎo)電線圈41可 經(jīng)由導(dǎo)孔(Via Hole)45與基板40背面的導(dǎo)電層46形成導(dǎo)電回路。導(dǎo)電線圈 41為方形或矩形線圈，其線圈匝數(shù)為3圈，線寬為20密爾(mil)，線距亦為 20密爾(mil)。
圖2B顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖。另一傳統(tǒng)平面型內(nèi)藏電感組件包括基板50及高導(dǎo)磁率(M一1)材料層52設(shè)置于基板50上，注 意此高導(dǎo)磁率(ja,l)材料層52并無圖案化。而導(dǎo)電線圈51設(shè)置于高導(dǎo)磁率 (p 1)材料層52上。導(dǎo)電線圈51可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)55與基板50背面的 導(dǎo)電層56形成導(dǎo)電回路。導(dǎo)電線圈51為圓形，其線圈匝數(shù)為3圏，線寬為 20密爾(mil)，線距亦為20密爾(mil)。傳統(tǒng)方法形成無圖案化高導(dǎo)磁率(M ,〉1) 材料層搭配平面導(dǎo)電線圈可有效地增加電感值(L)。然而對品質(zhì)因子(Q)而言， 并無明顯改善。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于使用具導(dǎo)磁特性的材料，使內(nèi)藏電感組件 可有效提升電感值。其中，藉由具有圖案化的高導(dǎo)磁性材料與內(nèi)藏電感組件 的導(dǎo)電線圈直接接觸，可有效提升電感值并于高頻特性下兼具高品質(zhì)因子的效果。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種內(nèi)藏電感裝置，包括基板；導(dǎo)電線圈 設(shè)置于該基板上；以及具有高導(dǎo)磁率(u一l)且經(jīng)圖案化的材料層設(shè)置于該基 板上，并與該導(dǎo)電線圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線圈在任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。為達(dá)上述目的，本發(fā)明另提供一種內(nèi)藏電感裝置的制造方法，包括提 供基板；形成導(dǎo)電線圈于該基板上；以及形成圖案化高導(dǎo)磁率(ii一l)材料層 于該基板上，且與該導(dǎo)電線圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線圈 在任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施 例，并配合所附圖式，作詳細(xì)^L明如下


圖1A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的剖面示意圖； 圖1B顯示對應(yīng)圖1A傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖1C顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖2A顯示傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖； 圖2B顯示另一傳統(tǒng)的平面型內(nèi)藏電感組件示意圖； 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明的 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4D顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖4 E顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖5B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖； 圖6A顯示根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖； 圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明的 一 實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖；圖；圖8顯示根據(jù)本發(fā)明另 一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖；圖9顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖；以及圖0A-10C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。主要組件符號說明(圖1A 2B)1 平面型內(nèi)藏電感組件； 10 基板；12 導(dǎo)孔(Via Hole);20 導(dǎo)電線圈；30 導(dǎo)電層；40、 50 基4反；41、 51 導(dǎo)電線圈；42、 52 高導(dǎo)磁率(M^1)材料層； 42、 55 導(dǎo)孑L(Via Hole);46、 56 背面的導(dǎo)電層。(圖3~10C )100、 300、 ■、 500、 600、 700 基板； 102、 202、 302、 502、 602、 702 導(dǎo)孔(Via Hole); 105、 205、 305、 505、 605、 705 背部的導(dǎo)電線圈層； 110、 210、 310、 410、 510、 610、 710 導(dǎo)電線圈;120、 121、 140、 141、 220、 221、 240、 241、 320、 321、 340、 341、 420、 520、 620、 720a-720c 高導(dǎo)》茲率(lUr〉l)材料層； C 中心區(qū)域； 1 電流； B 感應(yīng)磁場；H 圖案化高導(dǎo)磁率(M r> 1 )材料層的線距。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明關(guān)于一種利用高導(dǎo)磁材料涂布于內(nèi)藏電感組件以增加其電感量、 或品質(zhì)因子、自振頻率等特性。將涂布的高導(dǎo)磁材料與內(nèi)藏電感的磁場方向平行。更明確地說，圖案化的高導(dǎo)磁材料與內(nèi)藏電感的導(dǎo)電線圈于任意交錯(cuò) 位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。如此，導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的磁場， 與圖案化的高導(dǎo)磁材料所感應(yīng)的感應(yīng)電流方向相互平行，以增強(qiáng)磁場并降低 寄生效應(yīng)及磁損耗，進(jìn)而使內(nèi)藏電感組件于高頻特性下兼具高電感值與高品 質(zhì)因子、自振頻率等特性。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖。于圖3中，主要 是將設(shè)置于基板100表面上的具有高導(dǎo)磁率(M 1)材料層120圖案化，且與 導(dǎo)電線圈10于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。導(dǎo)電 線圈110藉由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板100背面的導(dǎo)電層105形成導(dǎo)電回路。 應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率(、 1)材料層120可設(shè)置于導(dǎo)電線圈IIO上方， 亦可設(shè)置于其下方。圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖4A沿 圖3切割面1-1，方向的剖面圖。請參閱圖4A,平面或立體型內(nèi)藏電感組件 包括基板100及導(dǎo)電線圈IIO設(shè)置于基板l()O上?；?00的材質(zhì)可為有機(jī) 高分子基板或陶瓷基板。導(dǎo)電線圈110可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板100 背面的導(dǎo)電層105形成導(dǎo)電回路，其中導(dǎo)電層105可為接地面或引線(Trace)。 具高導(dǎo)磁率(^>1)材料層120涂布或覆蓋于基板IOO上，且與導(dǎo)電線圈110 直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，高導(dǎo)磁率()i^l)材料層120經(jīng)圖案化
工藝，使圖案化材料層120與導(dǎo)電線圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相 互垂直或近似于垂直。導(dǎo)電線圈110的材質(zhì)為金屬，優(yōu)選為銅，其形成步驟包括以電鍍、無電 鍍或壓合或貼合工藝形成金屬銅層于基板100上。4妻著，再施以光刻及蝕刻步驟將其圖案化成導(dǎo)電線圈110?；蛘?，可利用厚膜涂布、網(wǎng)印或噴印等技術(shù)形成圖案化導(dǎo)電線圈110;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含導(dǎo)電成份 的漿料直接以圖案的型式，形成于基板ioo上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié)成導(dǎo)電線圈110。高導(dǎo)磁率">1)材料層120的材質(zhì)為任意導(dǎo)磁系數(shù)(permeability (h「))大于 1的材料，例如亞鐵磁性(ferrite)材料?？山逵扇嫘猿练e、壓合或貼合而形 成于基板100上，且覆蓋導(dǎo)電線圏110。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，可進(jìn)一步 施以光刻及蝕刻步驟，將高導(dǎo)磁率((lr〉l)材料層120圖案化，使圖案化高導(dǎo) 磁率Oi^l)材料層120與導(dǎo)電線圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂 直或近似于垂直?；蛘撸衫煤衲ね坎?、網(wǎng)印或噴印等技術(shù)形成圖案化高 導(dǎo)磁率(^>1)材料層120:即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含高導(dǎo)磁率(ja ,〉1)成份的漿料，直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié) 成圖案化高導(dǎo)磁率(ja^l)材料層120。由于形成圖案化高導(dǎo)磁材料層120與導(dǎo)電線圈的感應(yīng)磁場平行，可集中 感應(yīng)磁場的分布，進(jìn)而達(dá)到增加內(nèi)藏電感組件電感值的效果。此外，在導(dǎo)電 線圈的轉(zhuǎn)彎處，利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升此內(nèi)藏電感于高頻 狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor),自振頻率等特性。圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。請參閱圖 4B，平面或立體型內(nèi)藏電感組件包括基板100及圖案化高導(dǎo)磁率(ja ^>1)材料 層120于基板100上。例如，可利用厚膜涂布或網(wǎng)印，噴印等技術(shù)形成圖案 化高導(dǎo)磁率(M^1)材料層120;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含高導(dǎo)磁 率(M—1)成份的漿料直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒 結(jié)成圖案化高導(dǎo)磁率(M一1)材料層120。導(dǎo)電線圈110設(shè)置于已形成圖案化高導(dǎo)磁率ai一l)材料層120的基板100 上。導(dǎo)電線圈110可經(jīng)由導(dǎo)孔(ViaHole)102與基板00背面的導(dǎo)電層105形 成導(dǎo)電回路，其中導(dǎo)電層105可為接地面或引線(Trace)。導(dǎo)電線圈110與圖 案化高導(dǎo)磁率()i一l)材料層120直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，圖案
化高導(dǎo)磁率Oi l)材料層120與導(dǎo)電線圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上 相互垂直或近似于垂直。高導(dǎo)磁率Oi一l)材料層120的材質(zhì)為任意導(dǎo)磁系數(shù) (permeability ((i》)大于1的材料，例如亞鐵磁性(ferrite)材料。導(dǎo)電線圈110的材質(zhì)為金屬，優(yōu)選為銅，其形成步驟包括以電鍍或無電 鍍或壓合或貼合工藝形成金屬銅層于基板IOO上。接著，再施以光刻及蝕刻 步驟將其圖案化成導(dǎo)電線圈110?；蛘?，可利用厚膜涂布、網(wǎng)印或噴印等技 術(shù)形成圖案化導(dǎo)電線圈110;即以凸版印刷或網(wǎng)版印刷的方式將含導(dǎo)電成份 的漿料直接以圖案的型式，形成于基板100上，再經(jīng)烘烤或燒結(jié)成導(dǎo)電線圈 110。由于形成圖案化高導(dǎo)磁材料層120與導(dǎo)電線圈的感應(yīng)磁場平行，可集中 感應(yīng)^f茲場的分布，進(jìn)而達(dá)到增加內(nèi)藏電感組件電感值的效果。此外，在導(dǎo)電 線圈的轉(zhuǎn)彎處，利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升此內(nèi)藏電感于高頻 狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor),自振頻率等特性。圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4B的實(shí)施例，圖4C的實(shí)施例還包括另一圖案化高導(dǎo)磁材料層140設(shè)置于高 導(dǎo)磁率(M^1)材料層120上，且與導(dǎo)電線圈110直接接觸。導(dǎo)電線圈110夾 置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層120與140之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層120與140 可為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層120、 140與導(dǎo)電線圈110的任 意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。圖4D顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4A的實(shí)施例，圖4D的實(shí)施例還包括另一圖案化高導(dǎo)磁材料層121設(shè)置于基 板100的背面，且覆蓋導(dǎo)電層105或?qū)щ娋€圏105。高導(dǎo)磁率(JJ一1)材料層 121可為圖案化圖案與導(dǎo)電線圈105的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直 或近似于垂直。圖4E顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。相較于圖 4C的實(shí)施例，圖4E的實(shí)施例還包括圖案化高導(dǎo)磁材料層121設(shè)置于基板100 的背面，導(dǎo)電層105或?qū)щ娋€圈105設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層21上。圖 案化高導(dǎo)磁材料層141設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層121上，且與導(dǎo)電線圏 105直接接觸。導(dǎo)電線圈105夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層121與141之間。 圖案化高導(dǎo)磁材料層121與141可為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層 121、 141與導(dǎo)電線圈110的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂
直，
圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯視圖。于圖5A 中，主要是將設(shè)置于基板200表面上的具有高導(dǎo)磁率(M 1)材料層220圖案 化，且與導(dǎo)電線圏210于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直。導(dǎo)電線圏210為一蜿蜒曲折或蛇行繞線方式形成于基板200上，且藉由 導(dǎo)孔(Via Hole)202與基板200背面的導(dǎo)電層205或圖案化導(dǎo)電線圈205形成 導(dǎo)電回路。應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率(M,〉1)材料層220可設(shè)置于導(dǎo)電線 圈210的上方，亦可設(shè)置于其下方。
圖5B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖5B沿 圖5A切割面II-II'方向的剖面圖。請參閱圖5B,平面或立體型內(nèi)藏電感組 件包括基板200及具高導(dǎo)磁率(ja ^1)材料層220涂布或覆蓋于基板200上， 導(dǎo)電線圈210設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層220上。導(dǎo)電線圏210可經(jīng)由導(dǎo) 孔(Via Hole)202與基板200背面的導(dǎo)電層205或圖案化導(dǎo)電線圈205形成一 導(dǎo)電回路。再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層240設(shè)置于高導(dǎo)磁率(M^1)材料層220 上，且與導(dǎo)電線圏210直接接觸。導(dǎo)電線圈210夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料 層220與240之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層220與240可為相同的圖案，亦即 圖案化高導(dǎo)^f茲材料層220、 240與導(dǎo)電線圈210的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì) 上相互垂直或近似于垂直。
再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層221設(shè)置于基板200的背面，導(dǎo)電線圈205 設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層221上。圖案化高導(dǎo)磁材料層241設(shè)置于高導(dǎo)磁 率(M一1)材料層221上，且與導(dǎo)電線圈205直接接觸。導(dǎo)電線圈205夾置于 兩圖案化高導(dǎo)磁材料層221與241之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層221與241可 為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層221、 241與導(dǎo)電線圏210的任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。
圖6A顯示4艮據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的俯;現(xiàn)圖。于圖6A 中，主要是將設(shè)置于基板300表面上的具有高導(dǎo)磁率(u ,〉1)材料層320圖案 化，且與導(dǎo)電線圈310于任意交錯(cuò)位置處，彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直 更明確地說，導(dǎo)電線圈310為多個(gè)彼此平行的導(dǎo)電節(jié)段，且藉由兩端的 導(dǎo)孔(Via Hole)302與基板300背面的平行的導(dǎo)電節(jié)段305形成導(dǎo)電回路，并 蜿蜒曲折或蛇行繞線方式形成于基板300中。應(yīng)注意的是，圖案化高導(dǎo)磁率 (H l)材料層320亦為平行的條狀結(jié)構(gòu)，可設(shè)置于導(dǎo)電線圈310的上方，亦
可設(shè)置于其下方。
圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)藏電感的剖面示意圖。圖6B沿 圖6A切割面III-m，方向的剖面圖。請參閱圖6B,平面或立體型內(nèi)藏電感 組件包括基板300及具高導(dǎo)磁率(n >>l)材料層320涂布或覆蓋于基板300上， 導(dǎo)電線圈310設(shè)置于高導(dǎo)磁率(^>1)材料層320上。導(dǎo)電線圈310的兩端各 經(jīng)由導(dǎo)孔(Via Hole)302與基板300背面的圖案化導(dǎo)電線圈305形成導(dǎo)電回 路。再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層340設(shè)置于高導(dǎo)磁率((irH)材料層320上， 且與導(dǎo)電線圈310直接接觸。導(dǎo)電線圈310夾置于兩圖案化高導(dǎo)磁材料層320 與340之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層320與340可為相同的圖案，亦即圖案化 高導(dǎo)磁材料層320、 340與導(dǎo)電線圈310的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互 垂直或近斗以于垂直。
再者，圖案化高導(dǎo)磁材料層321設(shè)置于基板300的背面，導(dǎo)電線圈305 設(shè)置于圖案化高導(dǎo)磁材料層321上。圖案化高導(dǎo)磁材料層341設(shè)置于高導(dǎo)磁 率(li,〉l)材料層321上，且與導(dǎo)電線圈305直接接觸。導(dǎo)電線圈305夾置于 兩圖案化高導(dǎo)磁材料層321與341之間。圖案化高導(dǎo)磁材料層321與341可 為相同的圖案，亦即圖案化高導(dǎo)磁材料層321、 341與導(dǎo)電線圈310的任意 交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件于操作狀態(tài)下的局部示意 圖。圖7與圖4B的實(shí)施例可相互對應(yīng)。于操作狀態(tài)下，當(dāng)導(dǎo)電線圈410通 入電流I時(shí)，于導(dǎo)電線圈410周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場B。由于圖案化高導(dǎo)磁材料 層420與導(dǎo)電線圏410的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂 直，因此感應(yīng)磁場B會順著導(dǎo)入高導(dǎo)磁材料層420的方向。由于高導(dǎo)磁材料 層420具有可儲存高能量磁場的特性，因此感應(yīng)磁場B會集中于高導(dǎo)磁材料 層420中。另外，在導(dǎo)線轉(zhuǎn)彎處利用高導(dǎo)磁材料也可以減少磁耗損，提升于 高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)與自4^頻率(SRF)等特性。
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。圖8中的內(nèi) 藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖3的內(nèi)藏電感組件，在此省略相同的 敘述。不同之處在于，高導(dǎo)磁率(M^1)材料層520經(jīng)圖案化工藝，圖案化高 導(dǎo)磁材料層520與導(dǎo)電線團(tuán)510的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近 似于垂直。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)電線圈410為方形或矩形線圈，其 線圏匝數(shù)至少為3圈，線寬為20密爾(mil),線距亦為20密爾(mil)。再者， 圖案化高導(dǎo)磁材料層520之間的線寬范圍約介于5-20密爾(mil),其線距H 的范圍約介于5-20密爾(mil)。線距愈小，即線距H為5密爾(mil)時(shí)，可獲 致最大的電感量，并有優(yōu)選的品質(zhì)因子。即，經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(U一1)材料層(圖8)的內(nèi)藏電感特性，較傳統(tǒng)未經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(H一l)材 料層的內(nèi)藏電感特性還要優(yōu)良。應(yīng)注意的是，本發(fā)明實(shí)施例的圖案化高導(dǎo)磁材料層的線寬為5密爾(mi 1), 線距H為5-20密爾(mil)的電感特性改善效果最佳，其電感值可由2.24nH提 升至2.52nH,其改善率約為12.5%。再者，其品質(zhì)因子可由39提升至84， 其改善率約為U5.2%。有鑒于此，藉由降低圖案化高導(dǎo)磁材料層的線寬及線 距，確實(shí)可有效地提升電感量與高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)等特 性。圖9顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。于圖9中， 內(nèi)藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖3的內(nèi)藏電感組件，在此省略相同 的敘述。不同之處在于，導(dǎo)電線圈610的繞線方式為多邊形，大于四邊，例 如六邊形線圈或八邊形線圈。高導(dǎo)磁率(n l)材料層620經(jīng)圖案化工藝，形 成輻射狀條狀結(jié)構(gòu)，且圖案化高導(dǎo)磁材料層620與導(dǎo)電線圈610的任意交錯(cuò) 位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，使感應(yīng)磁場會順著導(dǎo)入高導(dǎo)磁材 料層620的方向。圖10A-10C顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的示意圖。圖 10A中的內(nèi)藏電感組件其結(jié)構(gòu)與形成步驟相似于圖9的內(nèi)藏電感組件，在此 省略相同的敘述。不同之處在于，導(dǎo)電線圈710的繞線方式為圓形線圈或橢 圓形線圈。高導(dǎo)磁率(ia l)材料層720a經(jīng)圖案化工藝，形成輻射狀條狀結(jié) 構(gòu)，且圖案化高導(dǎo)磁材料層720a與導(dǎo)電線圈710的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí) 質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，^^感應(yīng)^i場會順著導(dǎo)入高導(dǎo)^f茲材料層720a的 方向。于圖IOB中，內(nèi)藏電感組件其高導(dǎo)磁率(M^1)材料層720b經(jīng)圖案化工 藝，形成輻射狀的楔形結(jié)構(gòu)，圖案化高導(dǎo)磁材料層720b與圓形導(dǎo)電線圈710 的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直。圖案化高導(dǎo)磁材料層 720b于中心區(qū)域C可為一空白區(qū)域?；蛘?，圖案化高導(dǎo)磁材料層720b可延 伸至中心區(qū)域C。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)電線圈710為圓形線圈，其 線圈匝數(shù)至少為3圈，線寬為20密爾(mil),線距亦為20密爾(mil)。再者， 圖案化高導(dǎo)磁材料層720b為輻射狀的形狀，其張開的角度約為10度。于圖10C中，內(nèi)藏電感組件其輻射狀的高導(dǎo)磁材料層720c所張開的角 度約為5度。應(yīng)注意的是，本發(fā)明實(shí)施例的輻射狀的高導(dǎo)磁材料層所張開的 角度約為5度的電感特性改善效果最佳，其電感值可由3.05nH提升至 3.38nH，其改善率約為11.4%。再者，其品質(zhì)因子可由103提升至127，其 改善率約為22.3%。即，經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(n一l)材料層(圖8, 9)的 內(nèi)藏電感特性，較傳統(tǒng)未經(jīng)圖案化工藝的高導(dǎo)磁率(ia^l)材料層的內(nèi)藏電感 特性還要優(yōu)良。有鑒于此，藉由降低輻射狀的高導(dǎo)磁材料層所張開的角度， 確實(shí)可有效地提升電感量與高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)等特性。雖然本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)藏電感組件的導(dǎo)電線圈以方形、矩形或圓形線圈 為例，然并非用以限定本發(fā)明，其它幾何形狀導(dǎo)電線圈，例如多邊形或平面 繞線，立體繞線等，皆可應(yīng)用于本發(fā)明，只要圖案化高導(dǎo)磁率(M 1)材料層 與導(dǎo)電線圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直或近似于垂直，皆可有效 地提升高頻狀態(tài)下的品質(zhì)因子(Quality Factor)。本發(fā)明雖以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任 何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可 做些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)藏電感裝置，包括基板；導(dǎo)電線圈設(shè)置于該基板上；以及具有高導(dǎo)磁率的圖案化材料層設(shè)置于該基板上，且與該導(dǎo)電線圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
2. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層的相對導(dǎo)磁系數(shù) 實(shí)質(zhì)上大于1。
3. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈透過導(dǎo)孔穿過該基板 背面，連接導(dǎo)電層以形成回路。
4. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈透過導(dǎo)孔穿過該基板 背面，連接第二導(dǎo)電線圈以形成回路。
5. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圏以方形、圓形或多邊 形自中心向外環(huán)繞。
6. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈以蛇行蜿蜒曲折繞線， 經(jīng)導(dǎo)孔至該基板背面，連接第二導(dǎo)電線圈以形成回路。
7. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈包括多條導(dǎo)電節(jié)段， 各導(dǎo)電節(jié)段的兩端，各經(jīng)導(dǎo)孔至該基板背面，各連接第二導(dǎo)電節(jié)段以形成回 路
8. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈的線寬為20密爾，其 線距為20密爾。
9. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁線， 各導(dǎo)磁線與該導(dǎo)電線圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直，且其偏差小 于10度。
10. 如權(quán)利要求9的內(nèi)藏電感裝置，其中各導(dǎo)磁線彼此間實(shí)質(zhì)相互連接。
11.如權(quán)利要求9的內(nèi)藏電感裝置，其中各導(dǎo)磁線彼此間實(shí)質(zhì)相互隔離。
12.如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁線，成輻射狀向外延伸，且其中各導(dǎo)磁線于該線圈的中心區(qū)域彼此間實(shí)質(zhì)相 互連接。
13. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層具有多條導(dǎo)磁 線，成輻射狀向外延伸，且其中各導(dǎo)磁線于該線圏的中心區(qū)域彼此間實(shí)質(zhì)相互隔離。
14. 如權(quán)利要求12的內(nèi)藏電感裝置，其中該多條導(dǎo)磁線為楔形輻射狀結(jié)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層設(shè)置于該基板 上，且該導(dǎo)電線圈直接設(shè)置于該圖案化材料層上。
16. 如權(quán)利要求15的內(nèi)藏電感裝置，還包括第二圖案化材料層設(shè)置于該導(dǎo)電線圏上。
17. 如權(quán)利要求16的內(nèi)藏電感裝置，其中該圖案化材料層與該第二圖案 化材料層具相同的圖案。
18. 如權(quán)利要求1的內(nèi)藏電感裝置，其中該導(dǎo)電線圈設(shè)置于該基板上，且 該圖案化材料層直接設(shè)置于該導(dǎo)電線圈上。
19. 如權(quán)利要求4的內(nèi)藏電感裝置，還包括第三圖案化材料層設(shè)置于該基 板的背部表面上，且該第二導(dǎo)電線圏直接設(shè)置于該第三圖案化材料層上，其 中該第三圖案化材料層與該第二導(dǎo)電線圏的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相 互垂直。
20. 如權(quán)利要求19的內(nèi)藏電感裝置，還包括第四圖案化材料層設(shè)置于該 第二導(dǎo)電線圈上。
21. 如權(quán)利要求20的內(nèi)藏電感裝置，其中該第三圖案化材料層與該第四 圖案化材料層具相同的圖案。
22. 如權(quán)利要求4的內(nèi)藏電感裝置，其中該第二導(dǎo)電線圈直接設(shè)置于該基 板背部表面上，且第三圖案化材料層直接設(shè)置于該第二導(dǎo)電線圈上。
23. —種內(nèi)藏電感裝置的制造方法，包括 提供基板；形成導(dǎo)電線圈于該基板上；以及形成第 一 圖案化高導(dǎo)磁率材料層于該基板上，且與該導(dǎo)電線圈直接接觸；其中該圖案化材料層與該導(dǎo)電線圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
24. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層直接形成于該基板上，接著再形成該導(dǎo)電線圈于該第一圖案化高導(dǎo)磁率材料層上。
25. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成第二圖案化 高導(dǎo)磁率材料層于該導(dǎo)電線圈上。
26. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括全面性沉積高導(dǎo)磁率材料層，再藉由光刻蝕刻步 驟形成該第 一 圖案化高導(dǎo)磁率材料層。
27. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線圈的形成 步驟包括以電鍍、無電鍍或壓合或貼合工藝形成。
28. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線圈的形成 步驟包括以厚膜涂布、網(wǎng)印或噴印形成。
29. 如權(quán)利要求24的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線圈的形成 步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
30. 如權(quán)利要求25的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第二圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
31. 如權(quán)利要求25的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第二圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以全面性沉積或壓合或貼合法形成。
32. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線圈直接形 成于該基板上，接著再形成該第一圖案化高導(dǎo)磁率材料層于該導(dǎo)電線圈上。
33. 如權(quán)利要求32的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該導(dǎo)電線圈的形成 步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
34. 如權(quán)利要求32的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，其中該第一圖案化高導(dǎo) 磁率材料層的形成步驟包括以凸版印刷法或網(wǎng)版印刷法形成。
35. 如權(quán)利要求23的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成導(dǎo)孔與第二 導(dǎo)電線圈與該基板的背部，使其與該導(dǎo)電線圈形成導(dǎo)電回路。
36. 如權(quán)利要求35的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括直接形成第三圖 案化高導(dǎo)磁率材料層于該基板的背部表面上，接著再形成該第二導(dǎo)電線圈于 該第三圖案化高導(dǎo)磁率材料層上。
37. 如權(quán)利要求36的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括形成第四圖案化 高導(dǎo)磁率材料層于該第二導(dǎo)電線圈上。
38.如權(quán)利要求35的內(nèi)藏電感裝置的制造方法，還包括直接形成該第二 導(dǎo)電線圈于該基板的背部表面上，接著再形成該第三圖案化高導(dǎo)磁率材料層 于該第二導(dǎo)電線圈上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)藏電感組件及其制造方法。上述內(nèi)藏電感組件包括基板，導(dǎo)電線圈設(shè)置于該基板上，以及具有高導(dǎo)磁率(μ₁＞1)的圖案化材料層設(shè)置于該基板上，且與該導(dǎo)電線圈直接接觸。該圖案化材料層與該導(dǎo)電線圈的任意交錯(cuò)位置處彼此實(shí)質(zhì)上相互垂直。
文檔編號H01F17/00GK101211689SQ200610171769
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者卓威明, 徐欽山, 陳昌升 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院