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1、(10)申请公布号 CN 103680813 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103680813 A (21)申请号 201310125474.4 (22)申请日 2013.04.11 10-2012-0094777 2012.08.29 KR H01F 17/02(2006.01) H01F 27/29(2006.01) H01F 27/28(2006.01) (71)申请人 三星电机株式会社 地址 韩国京畿道 (72)发明人 沈原徹 魏圣权 安永圭 刘永锡 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 余刚 张英 (54) 发明名称 线圈。
2、元件 (57) 摘要 本发明公开的是线圈元件， 包括 ： 电极结构， 由绝缘材料制成并且包括在高度方向上垂直设置 其中的至少两个内部电极并且具有线圈形状 ； 以 及外部电极端子， 提供在电极结构的上表面上， 其 中， 内部电极之间的垂直距离 （d3） 大于内部电极 之间的水平距离 （d1） ， 以便确保预定水平的阻抗 容量并增加截止频率。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103680813 A CN 10368。
3、0813 A 1/1 页 2 1. 一种线圈元件， 包括 ： 电极结构， 由绝缘材料制成， 并且包括在高度方向上垂直设置在其中的至少两个内部 电极， 并且具有线圈形状 ； 以及 外部电极端子， 提供在所述电极结构的上表面上， 其中所述内部电极之间的垂直距离 （d3） 大于所述内部电极之间的水平距离 （d1） 。 2. 根据权利要求 1 所述的线圈元件， 其中所述内部电极之间的所述垂直距离 （d3） 在所 述内部电极之间的所述水平距离 （d1） 的 1 至 3.5 倍的范围内。 3. 根据权利要求 1 所述的线圈元件， 其中所述线圈元件是薄膜型线圈元件， 其中所述 电极结构通过薄膜工艺形成在磁性。
4、基底上。 4. 根据权利要求 1 所述的线圈元件， 进一步包括由磁性粉末和聚合物制成的、 并且提 供在所述电极结构的上表面上的磁性复合物。 5. 一种线圈元件， 包括 ： 电极结构， 由绝缘材料制成， 并且包括垂直设置在其中的内部电极， 并且具有线圈形 状 ； 外部电极端子， 提供在所述电极结构的上表面上， 其中所述内部电极和所述外部电极端子之间的垂直距离 （d2） 大于所述内部电极之间 的水平距离 （d1） 。 6. 根据权利要求 5 所述的线圈元件， 其中所述内部电极和所述外部电极端子之间的所 述垂直距离 （d2） 在所述内部电极之间的所述水平距离 （d1） 的 1 至 3 倍的范围内。 。
5、7. 根据权利要求 5 所述的线圈元件， 其中在高度方向上垂直设置至少两个内部电极。 8. 根据权利要求 7 所述的线圈元件， 其中所述内部电极之间的垂直距离 （d3） 大于所述 内部电极之间的水平距离 （d1） 。 9. 根据权利要求 8 所述的线圈元件， 其中所述内部电极之间的所述垂直距离 （d3） 在所 述内部电极之间的所述水平距离 （d1） 的 1 至 3.5 倍的范围内。 权 利 要 求 书 CN 103680813 A 2 1/7 页 3 线圈元件 0001 相关申请的引用 0002 本申请要求于 2012 年 8 月 29 日提交的题为 “线圈元件” 的韩国专利申请序列号 10-。
6、2012-0094777 的权益， 特此通过引用将其全部内容结合于本申请中。 技术领域 0003 本发明涉及线圈元件 （线圈组件， coil component） ， 更具体地， 涉及在其中电极之 间距离是经过调节的线圈元件。 背景技术 0004 根据技术发展， 如便携式电话、 家用电器、 个人计算机 （PC） 、 个人数字助理 （PDA） 、 液晶显示器 （LCD） 等电子器件已经由模拟设计 （analog scheme） 变成数字设计 （digital scheme） ， 并且由于处理数据量的增加而加速。 0005 然而， 数字化的和加速的电子器件对于来自外部的刺激是敏感的。 也就是说， 。
7、在较 小的异常电压和高频噪声从外部进入电子器件的内部电路的情况下， 可能损坏电路并且信 号可能失真。在这里， 作为产生电子器件的电路损坏以及信号失真的异常电压和噪声的原 因， 存在雷电、 由人体 （生物） 电充电的静电放电、 电路中产生的开断电压、 包括在电源电压 中的功率噪声、 不必要的电磁信号、 电磁噪声等。 0006 为了防止电路和电子器件的损坏和信号失真， 应当安装一个滤波器来防止异常电 压和噪声进入电路中。为了除去共模噪声， 通常在高速差分线 （differential line） 等上 使用共模滤波器。 0007 共模噪声是在差分线中产生的噪声， 共模滤波器可以除去现有电磁干扰 （。
8、EMI） 滤 波器不能除去的噪声。共模滤波器有助于改进家用电器等的电磁干扰 （EMI） 特性， 并改进 手机等的天线特性。 0008 对于共模滤波器主要存在三个要求。 共模滤波器的第一个要求是小型化和微型化 （纤细化， slimness） 。例如， 共模滤波器需要具有的尺寸为约 0.8mm0.6mm0.4mm（0806 规格） 、 0.6mm0.5mm0.3mm（0605 规格） 。共模滤波器的第二个要求是在约 100MHz 的低 频率带下， 将共模阻抗保持在约30至100并且将差分模式阻抗 （差模阻抗， differential mode impedance） 保持在大约最多 15。第三个要。
9、求是将 IR 特性保持在 10M 以上， 并 将截止频率带保持在 2GHz 以上。由于最近将共模滤波器用于移动设备中， 考虑到尺寸， 已 将共模滤波器小型化和微型化， 并且为了符合USB3.0的信号线， 它需要7GHz以上的截止频 率。 0009 具体地， 为了增加截止频率 （FC） ， 在日本公开专利公开号 2008-252121（下文 中， 称为相关技术文献）中， 配置具有第一和第二线圈导线 （coil conductor）的共模滤 波器， 使得第一和第二线圈导线中至少一个的宽度 （W） 和长度 （L） 满足以下关系 ： (L/ W)(7.6651-fc)/0.1385。 0010 同时，。
10、 为了确保共模滤波器的预定阻抗容量 （impedance capacity） ， 需要增加线 说 明 书 CN 103680813 A 3 2/7 页 4 圈的匝数以使得线圈的长度为预定长度或更长。然而， 在根据相关技术文献所推导出的实 验方程式， 增加线圈导线的宽度来增加截止频率、 增加基片 （chip） 面积的情况下， 使共模滤 波片小型化是困难的。因此， 已经迫切需要开发能够确保预定水平以上的阻抗容量并增加 截止频率， 同时允许将共模滤波器小型化的线圈元件。 0011 相关技术文献 0012 专利文献 0013 （专利文献 1） 日本公开专利公开号 2008-252121。 发明内容 0。
11、014 本发明的一个目的是提供线圈元件， 其中， 内部电极之间的水平距离、 内部电极和 外部电极端子 （external electrode terminal） 之间的垂直距离、 以及内部电极之间的垂 直距离是经过调节的。 0015 根据本发明的示例性实施方式， 提供线圈元件， 包括 ： 电极结构， 由绝缘材料制成 并且包括在高度方向上垂直设置其中的至少两个内部电极并且具有线圈形状 ； 以及外部电 极端子， 提供在电极结构的上表面上， 其中， 内部电极之间的垂直距离 （d3） 大于内部电极之 间的水平距离 （d1） 。 0016 内部电极之间的垂直距离 （d3） 在内部电极之间的水平距离 （d。
12、1） 的 1 至 3.5 倍的 范围内。 0017 线圈元件是薄膜型线圈元件， 其中， 电极结构通过薄膜处理形成在磁性基底 （substrate） 上。 0018 线圈元件进一步包括由磁性粉末和聚合物制成的并且提供在电极结构的上表面 上的磁性复合物 （magnetic composite） 。 0019 根据本发明的另一个示例性实施方式， 提供线圈元件， 包括 ： 电极结构， 由绝缘材 料制成并且包括垂直设置在其中的内部电极并且具有线圈形状 ； 外部电极端子， 提供在电 极结构的上表面上， 其中， 内部电极和外部电极端子之间的垂直距离 （d2） 大于内部电极之 间的水平距离 （d1） 。 00。
13、20 内部电极和外部电极端子之间的垂直距离 （d2） 在内部电极之间的水平距离 （d1） 的 1 至 3 倍的范围内。 0021 在高度方向上垂直设置至少两个内部电极。 0022 内部电极之间的垂直距离 （d3） 大于内部电极之间的水平距离 （d1） 。 0023 内部电极之间的垂直距离 （d3） 在内部电极之间的水平距离 （d1） 的 1 至 3.5 倍的 范围内。 附图说明 0024 图 1 是根据本发明示例性实施方式的线圈元件外观的透视图 ； 0025 图 2 是沿着图 1 的线 I-I 的剖面图 ； 0026 图 3 是根据本发明另一个示例性实施方式的线圈元件的剖面图 ； 以及 002。
14、7 图 4 是根据本发明又一个示例性实施方式的线圈元件的剖面图。 说 明 书 CN 103680813 A 4 3/7 页 5 具体实施方式 0028 参考附图根据示例性实施方式的以下描述， 本发明和完成本发明的方法的各种优 点和特征将是显而易见的。 然而， 本发明可以以许多不同形式修改， 并且本发明不限于本文 中给出的示例性实施方式。 提供这些示例性实施方式， 以便该公开将是彻底和完整的， 并将 本发明的范围充分传递给本领域技术人员。贯穿说明书中相似的参考标号表示相似的元 件。 0029 本说明中使用的术语是用于解释示例性实施方式而不是限制本发明。 除非明确描 述与其相反， 否则在本说明书中。
15、单数形式包括复数形式。词语 “包含” 及其变型如 “包括” 或 “含有” 将被理解成暗示包括所述组分、 步骤、 操作和 / 或元件但是并不排除任何其他组分、 步骤、 操作和 / 或元件。 0030 在下文中， 参考附图将对本发明的示例性实施方式的结构和作用效果进行更详细 的描述。 0031 图 1 是根据本发明示例性实施方式的线圈元件外观的透视图 ； 图 2 是沿着图 1 的 线I-I 的剖面图。 另外， 附图中所显示的元件不一定是按比例显示的。 例如， 为了帮助理解 本发明的示例性实施方式， 附图中显示的一些元件的尺寸与其他元件相比可以是扩大的。 0032 参考图1和图2， 根据本发明示例性。
16、实施方式的线圈元件100可配置成包括由非磁 性的绝缘材料制成的电极结构 110， 并且包括设置在其中的内部电极 111， 和设置在电极结 构 110 上表面的外部电极端子 120。 0033 在这里， 电极结构 110 可以通过在磁性基底 （衬底） 130 上进行薄膜处理 （工艺， process） 来形成。因此， 根据本发明的示例性实施方式的线圈元件 100 可以是薄膜型线圈 元件， 在其中电极结构 110 形成在磁性基底 130 的一个表面上。 0034 在电极结构 110 上提供磁性复合物 140。磁性复合物 140 可以通过磁性粉末与聚 酰亚胺、 环氧树脂、 苯并环丁烯 （BCB） 或。
17、其他聚合物中的一种的结合而形成。在这里， 对于 磁性粉末， 可以使用磁性材料如铁氧体 （铁素体， ferrite） 、 Ni 基磁性材料、 Ni-Zn 基磁性材 料、 Ni-Zn-Cu 基磁性材料。 0035 电极结构 110 可以由包括聚酰亚胺、 环氧树脂、 苯并环丁烯 （BCB） 和其他聚合物中 至少一种的非磁性的绝缘材料制成。因此， 如图 1 所示， 将具有低磁导率的电极结构 110 设 置在磁性基底 130 和具有相对较高磁导率的磁性复合物 140 之间， 因此， 在不阻碍通过内 部电极 111 的主磁通环 （main magnetic flux loop） 形成的情况下实现共模阻抗 。
18、（common mode impedance） 。 0036 外部电极端子 120 是触点阵列 （接点栅格阵列， land grid array） （LGA） 型的外 部电极端子， 可以将其结合至电极结构 110 的上表面。可替换地， 外部电极端子 120 是 L 型 外部电极端子， 可以将其结合至电极结构 110 的侧面和连接至该侧面的电极结构上表面的 端部。在图 1 和图 2 中， 显示了 L 型外部电极端子 120。 0037 将绝缘材料填充在外部电极端子 120 和内部电极 111 之间， 以使它们之间为电绝 缘。因此， 位于电极结构 110 上表面的外部电极端子 120 与内部电极 。
19、111 彼此分开， 间隔预 定的距离 d2， 在它们之间具有绝缘材料。 0038 内部电极 111 具有线圈图案形状。因此， 内部电极 111 是图案化的， 在它们之间具 有预定的水平距离 d1。如图 2 所示， 可以配置多个上文描述的内部电极 111 并垂直设置在 说 明 书 CN 103680813 A 5 4/7 页 6 高度方向上。 0039 内部电极 111 的图案化可以通过薄膜工艺 （处理， process） ， 如薄膜金属沉积工 艺、 平板印刷工艺、 电镀工艺来进行， 并且包括具有优异导电性的银 （Ag） 、 钯 （Pd） 、 铝 （Al） 、 铬 （Cr） 、 镍 （Ni） 、。
20、 钛 （Ti） 、 金 （Au） 、 铜 （Cu） 和铂 （Pt） 中的至少一种。 0040 另外， 尽管没有在图 1 和图 2 中显示， 但是为了使本发明的主旨更加明显， 形成一 个线圈形状的内部电极111的一端直接连接至所形成的暴露在电极结构110侧面部分的暴 露电极 （未显示） ， 其另一端通过通孔 （via） （未显示） 连接至另一个暴露电极， 因此， 通过暴 露电极 （未显示） 电连接至外部电极端子 120。 0041 同时， 为了获得预定的或更大的阻抗容量， 需要增加内部电极 111 的线圈匝数。然 而， 当增加线圈匝数时， 由于空间约束， 内部电极 111 之间的水平距离 d1 。
21、减小。在这种情况 下， 内部电极之间产生的寄生电容 C1 增加， 因此， 线圈的插入损耗 （insertion loss） 特性 可能退化。 0042 因此， 根据本发明示例性实施方式的线圈元件 100， 其特征是内部电极 111 和外部 电极端子 120 之间的垂直距离 d2 大于内部电极之间的水平距离 d1。 0043 更具体地， 调节内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 并且形成在 内部电极之间的水平距离 d1 的 1 至 3 倍的范围内。当内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 过度增加时， 线圈的阻抗容量可能降低。因此， 考虑到这一点。
22、优选内部 电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 具有上文所述范围内的合适值。 0044 下列表 1 显示了根据内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 的截 止频率 （fc） 的模拟结果值。在这里， 内部电极之间的水平距离 d1 已固定为 5m， 线圈元件 的阻抗是 90。 0045 表 1 0046 d2/d1CM 阻抗 截止频率 GHz 0.5102.41.84 192.72.61 1.586.32.79 279.53.12 2.570.83.34 358.13.46 0047 参考表 1， 应当领会， 在内部电极之间的水平距离 d1 与内部电极。
23、 111 和外部电极 端子 120 之间的垂直距离 d2 彼此相等的情况下， 截止频率 （fc） 是 2.61GHz， 它等于或大 于对应于通常需要的截止频率的 2.0GHz ； 然而， 在将内部电极 111 和外部电极端子 120 之 间的垂直距离 d2 配置成内部电极之间的水平距离 d1 的两倍的情况下， 截止频率 （fc） 是 3.12GHz， 在将内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 配置成内部电极之间 说 明 书 CN 103680813 A 6 5/7 页 7 的水平距离 d1 的三倍的情况下， 截止频率 （fc） 是 3.46GHz。然而， 在该情况下，。
24、 线圈的阻抗 已经迅速下降。 0048 如上文所描述的， 对于在内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 大 于内部电极之间的水平距离 d1 的状态下提高内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂 直距离 d2， 内部电极 111 和外部电极端子 120 之间产生的寄生电容 （C2） 会降低。因此， 提 高线圈的插入损耗特性， 从而增加截止频率 （fc） 。 0049 图 3 是根据本发明的另一个示例性实施方式的线圈元件的剖面图。在图 3 中， 将 使用与图 1 及图 2 相同的参考标号来描述相同的元件。 0050 参考图 3， 类似于图 2， 可以将根据本发明的。
25、另一个示例性实施方式所述的线圈元 件配置成包括通过薄膜处理在磁性基底120的一个表面上形成的电极结构110和结合至电 极结构 110 的侧面和上表面的一部分的 L 型外部电极端子 120。可以将磁性复合物 140 提 供在电极结构 110 上。 0051 电极结构 110 由非磁性的绝缘材料制成并且包括在高度方向上垂直设置在其中 的至少两个内部电极 111。图 3 显示出设置了两个内部电极 111。因此， 在下文中， 在假设 内部电极 111 的数目是两个的条件下将描述本发明的效果。然而， 在内部电极 111 的数目 是三个或更多的情况下， 将显而易见的是， 本发明产生的效果将会与内部电极 1。
26、11 的数目 是两个的情况相对应。 0052 内部电极 111 具有线圈图案形状。因此， 内部电极 111 是图案化的， 在它们之间具 有预定的水平距离 d1。更进一步， 类似于图 2， 每个都形成一个线圈的内部电极 111 通过通 孔 （未显示） 和暴露电极 （未显示） 电连接至外部电极端子 120。 0053 为了使两个内部电极 111 之间电绝缘， 在它们之间填充绝缘材料。因此， 将两个内 部电极 111 彼此分开设置， 间隔预定的垂直距离 d3， 并且彼此面对， 在它们之间具有绝缘材 料。如上所述的彼此面对设置的两个内部电极 111 是彼此电磁偶联的， 因此它们作为共模 滤波器 （对于。
27、内部电极 111 中电 （信号） 流的共模元件而言， 该共模滤波器具有较大阻抗） 而 运行， 并且除去共模元件的噪声。 0054 类似于图 2， 为了获得预定的或更大的阻抗容量， 需要增加内部电极 111 的线圈匝 数。然而， 当增加线圈匝数时， 由于空间约束， 内部电极 111 之间的水平距离 d1 减小。在该 情况下， 内部电极之间产生的寄生电容 C1 增加， 因此， 线圈的插入损耗特性可能退化。 0055 因此， 根据本发明的另一个示例性实施方式的线圈元件， 其特征是内部电极 111 之间的垂直距离 d3 大于内部电极之间的水平距离 d1。 0056 更具体地， 调节内部电极111之间的。
28、垂直距离d3并且形成在内部电极之间水平距 离 d1 的 1 至 3.5 倍范围内。当内部电极 111 之间的垂直距离 d3 过度增加时， 线圈的阻抗 容量可能降低。因此， 考虑到这一点优选内部电极 111 之间的垂直距离 d3 具有如上文所述 范围内的合适值。 0057 下表 2 显示了根据内部电极 111 之间的垂直距离 d3 的截止频率 （fc） 的模拟结果 值。在这里， 内部电极 111 之间的水平距离 d1 和内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的 垂直距离 （d2） 已固定为 5m， 线圈元件的阻抗是 90。 0058 表 2 0059 说 明 书 CN 103680813。
29、 A 7 6/7 页 8 d3/d1CM 阻抗 截止频率 GHz 0.6121.51.76 0.8113.51.93 1102.42.61 1.596.53.12 292.73.66 2.588.44.22 3784.39 3.5595.12 4435.37 0060 参考表2， 应当领会， 在内部电极之间的水平距离d1与内部电极111之间的垂直距 离 d3 彼此相等的情况下， 截止频率 （fc） 是 2.61GHz， 其等于或大于对应于通常需要的截止 频率2.0GHz ； 然而， 在将内部电极111之间的垂直距离d3配置成10m， 相当于内部电极之 间的水平距离 d1 的两倍的情况下， 截止。
30、频率 （fc） 为 3.66GHz， 在将内部电极 111 之间的垂 直距离 d3 配置成内部电极之间水平距离 d1 的三倍的情况下， 截止频率为 4.39GHz。 0061 另一方面， 当将内部电极111之间的垂直距离d3配置成内部电极之间的水平距离 d1 的 3.5 倍时， 截止频率已经升高 ； 然而， 线圈的阻抗已经迅速下降。 0062 如上文所述， 对于在内部电极111之间垂直距离d3大于内部电极之间的水平距离 d1 的状态下增加内部电极 111 之间的垂直距离 d3， 在两个内部电极 111 之间产生的寄生电 容 （C3） 降低。因此， 提高线圈的插入损耗特性， 从而增加截止频率 （。
31、fc） 。 0063 图 4 是根据本发明的又一个示例性实施方式的线圈元件的剖面图。 0064 参考图 4， 仍然是根据本发明的又一个示例性实施方式的线圈元件， 其特征是内部 电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 以及内部电极 111 之间的垂直距离 d3 大 于内部电极之间的水平距离 d1。 0065 更具体地， 将内部电极 111 和外部电极端子 120 之间的垂直距离 d2 配置成是内部 电极之间的水平距离 d1 的 1 至 3 倍范围内， 将内部电极 111 之间的垂直距离 d3 配置成是 内部电极 111 之间的水平距离 d1 的 1 至 3.5 倍范围内。 0。
32、066 根据内部电极之间产生的寄生电容 （C1） ， 内部电极 111 和外部电极端子 120 之间 产生的寄生电容 （C2） ， 以及多个内部电极 111 之间产生的寄生电容 （C3） ， 由多个内部电极 111 以及在线圈中彼此分开、 间隔预定距离的外部电极端子 120 所产生的总寄生电容 （Ct） 是 C1+C2+C3。 0067 因此， 在将线圈元件配置成如图4所显示的情况下， 由于在上文所描述的图2和图 3 中每个元件显示的增加截止频率 （fc） 的效果是彼此重叠的， 所以根据本发明的又一个示 说 明 书 CN 103680813 A 8 7/7 页 9 例性实施方式的线圈元件可以实。
33、现更高的截止频率 （fc） 。 0068 根据本发明的示例性实施方式的线圈元件， 调节内部电极之间的水平距离、 内部 电极和外部电极端子之间的垂直距离以及内部电极之间的垂直距离， 从而使得在小型化和 微型化的线圈元件中确保预定水平的阻抗容量并通过除去寄生电容来增加截止频率成为 可能。 0069 上述详细的说明已经举例说明了本发明。 尽管已经描述了本发明的示例性实施方 式， 但是本发明可以在各种其他的组合、 修改和环境中使用。换言之， 在说明书中公开的本 发明的概念范围内， 可以改变或修改本发明， 该范围等价于该公开和 / 或本发明所属技术 领域的技术或知识的范围。 已经提供上文所描述的示例性实施方式来解释进行本发明的最 佳情况。 因此， 它们可以在本发明所属领域已知的其他情况下， 使用其他发明如本发明来进 行， 并且也可以在本发明具体应用领域和使用中以各种形式进行修改。 因此， 应当理解本发 明并不限于所公开的实施方式。 应当理解其他实施方式也包括在所附权利要求的精神和范 围内。 说 明 书 CN 103680813 A 9 1/2 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103680813 A 10 2/2 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103680813 A 11 。