复合电子组件及安装有该复合电子组件的板

申请号 CN201410279770.4 申请日 2014-06-20 公开(公告)号 CN104811029A 公开(公告)日 2015-07-29
申请人 三星电机株式会社; 发明人 申东辉; 崔才烈; 金基源;
摘要 提供了一种复合 电子 组件和一种安装有该复合电子组件的板。复合电子组件可包括:复合主体,具有在复合主体中彼此结合的电容器和电感器;输入 端子 ,设置在复合主体的第一端表面、第一侧表面和第二侧表面上;输出端子,包括设置在复合主体的第二端表面、第一侧表面和第二侧表面上的第一输出端子以及设置在复合主体的第二侧表面上的第二输出端子;接地端子,设置在复合主体的第一侧表面上。当将复合主体的长度定义为L并将输入端子沿复合主体的长度方向的宽度定义为a时,a/L在0.05至0.30的范围内,电容器和电感器彼此竖直地结合, 磁性 片层 插入在电感器与电容器之间。
权利要求

1.一种复合电子组件,所述复合电子组件包括:
复合主体,具有在复合主体中彼此结合的电容器和电感器,电容器包括陶瓷主体,多个介电层以及彼此面对的第一内电极和第二内电极堆叠在陶瓷主体中,其中,介电层置于第一内电极与第二内电极之间,电感器包括具有线圈部的磁性主体;
输入端子,设置在复合主体的第一端表面、第一侧表面和第二侧表面上,并且连接到电感器的线圈部;
输出端子,包括设置在复合主体的第二端表面、第一侧表面和第二侧表面上并且连接到电感器的线圈部的第一输出端子以及设置在复合主体的第二侧表面上并且连接到电容器的第一内电极的第二输出端子;
接地端子,设置在复合主体的第一侧表面上并且连接到电容器的第二内电极,其中,当将复合主体的长度定义为L并将输入端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为a时,a/L在0.05至0.30的范围内,电容器和电感器彼此竖直地结合,并且磁性片层被插入在电感器与电容器之间。
2.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,当将接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为b时,b/L在0.05至0.30的范围内。
3.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,磁性片层具有50μm至300μm的厚度。
4.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,磁性片层包含从由体、铁基金属粉末、镍和铬组成的组中选择的至少一种。
5.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,磁性主体具有堆叠有多个设置有导电图案的磁性层的形式,导电图案构成线圈部。
6.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,电感器具有磁性主体包括绝缘基底和形成在绝缘基底的至少一个表面上的线圈的薄膜形式。
7.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,复合主体包括芯和围绕芯卷绕的卷绕线圈。
8.如权利要求1所述的复合电子组件,其中,电感器是功率电感器。
9.一种复合电子组件,所述复合电子组件包括:
复合主体,具有在复合主体中彼此结合的电容器和电感器,电容器包括陶瓷主体,多个介电层以及彼此面对的第一内电极和第二内电极堆叠在陶瓷主体中,其中,介电层置于第一内电极与第二内电极之间,电感器包括具有线圈部的磁性主体;
输入端子,设置在复合主体的第一端表面的一部分上并且连接到电感器的线圈部;
输出端子,包括设置在复合主体的第二端表面的一部分上并且连接到电感器的线圈部的第一输出端子以及设置在复合主体的第二侧表面上并且连接到电容器的第一内电极的第二输出端子;
接地端子,设置在复合主体的第一侧表面上并且连接到电容器的第二内电极,其中,当将复合主体的宽度定义为W并将输入端子的沿复合主体的宽度方向的宽度定义为c时,c/W在0.15至0.90的范围内,电容器和电感器彼此竖直地结合,磁性片层插入在电感器与电容器之间。
10.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,当将复合主体的长度定义为L且将接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为b时,b/L在0.05至0.30的范围内。
11.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,磁性片层具有50μm至300μm的厚度。
12.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,磁性主体具有堆叠有多个设置有导电图案的磁性层的形式,导电图案构成线圈部。
13.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,电感器具有磁性主体包括绝缘基底和形成在绝缘基底的至少一个表面上的线圈的薄膜形式。
14.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,复合主体包括芯和围绕芯卷绕的卷绕线圈。
15.如权利要求9所述的复合电子组件,其中,电感器是功率电感器。
16.一种安装有复合电子组件的板,所述板包括:
印刷电路板,三个或更多个电极焊盘设置在印刷电路板上;
如权利要求1所述的复合电子组件,安装在印刷电路板上;
焊接部,连接电极焊盘与复合电子组件。
17.一种安装有复合电子组件的板,所述板包括:
印刷电路板,三个或更多个电极焊盘设置在印刷电路板上;
如权利要求9所述的复合电子组件,安装在印刷电路板上;
焊接部,连接电极焊盘与复合电子组件。

说明书全文

复合电子组件及安装有该复合电子组件的板

[0001] 本申请要求于2014年1月27日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0009383号韩国专利申请的权益,该韩国专利申请的内容通过引用包含于此。

技术领域

[0002] 本公开涉及一种包括多个无源元件的复合电子组件以及一种其上安装有该复合电子组件的板。

背景技术

[0003] 根据近来偏向紧凑且纤薄的电子装置以及对电子装置的高功能化的趋势,已经出现了对小型化和多功能化的电子装置的需求。
[0004] 如上所述的电子装置可包括用于有效地控制和管理有限的电池资源的基于功率半导体的功率管理集成电路(PMIC),以满足各种服务需求。
[0005] 然而,由于电子装置具有多功能,所以包括在PMIC中的直流(DC)/DC转换器的数量已经增加,并且应当包括在PMIC的功率输入端子和功率输出端子中的无源元件的数量也已经增加。
[0006] 在这种情况下,因为在其中设置有电子装置的组件的面积会不可避免地增大,所以电子装置的小型化会受到限制。
[0007] 进一步地,PMIC及其外围电路的布线图案会显著地产生噪声。
[0008] 为了解决上述问题,已经对具有沿着竖直方向彼此结合的电感器和电容器的复合电子组件进行了研究,使得可以减小设置有电子装置的组件的面积,并且可以抑制噪声的产生。
[0009] 然而,在如上所述的电感器和电容器竖直排列的情况下,在电感器和电容器之间会产生寄生电容,使得自谐振频率(SRF)会移动至低频率区域。
[0010] 同时,根据复合电子组件的小型化,阻挡电感器的磁场的内部磁性层也被减薄,从而导致了Q因子的劣化。
[0011] [相关技术文件]
[0012] (专利文件1)第2003-0014586号韩国专利特许公开。发明内容
[0013] 本公开的一方面可提供一种需要减小驱动功率供应系统中的安装面积的复合电子组件和一种其上安装有该复合电子组件的板。
[0014] 本公开的一方面也可提供一种能够抑制驱动功率供应系统中噪声的出现的复合电子组件和一种其上安装有该复合电子组件的板。
[0015] 根据本公开的一方面,复合电子组件可包括:复合主体,具有在复合主体中彼此结合的电容器和电感器,电容器包括陶瓷主体,多个介电层以及彼此面对并使介电层置于它们之间的第一内电极和第二内电极堆叠在陶瓷主体中,电感器包括具有线圈部的磁性主体;输入端子,设置在复合主体的第一端表面、第一侧表面和第二侧表面上并且连接到电感器的线圈部;输出端子,包括设置在复合主体的第二端表面、第一侧表面和第二侧表面上并且连接到电感器的线圈部的第一输出端子以及设置在复合主体的第二侧表面上并且连接到电容器的第一内电极的第二输出端子;接地端子,设置在复合主体的第一侧表面上并且连接到电容器的第二内电极,其中,当将复合主体的长度定义为L,并且将输入端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为a时,则a/L在0.05至0.30的范围内(0.05≤a/L≤0.30),电容器和电感器彼此竖直地结合,磁性片层插入在电感器与电容器之间。
[0016] 当将接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为b时,b/L可在0.05至0.30的范围内(0.05≤b/L≤0.30)。
[0017] 磁性片层可具有50μm至300μm的厚度。
[0018] 磁性片层可包含从由纯、铁(Fe)基金属粉末、镍(Ni)和铬(Cr)组成的组中选择的至少一种。
[0019] 磁性主体可以具有堆叠有多个设置有导电图案的磁性层的形式,导电图案构成线圈部。
[0020] 电容器可具有磁性主体包括绝缘基底和设置在绝缘基底的至少一个表面上的线圈的薄膜形式。
[0021] 磁性主体可具有设置有芯和围绕芯卷绕的卷绕线圈的形式。
[0022] 电感器可以是功率电感器。
[0023] 根据本公开的另一个方面,一种复合电子组件可包括:复合主体,具有在复合主体中彼此结合的电容器和电感器,电容器包括陶瓷主体,多个介电层以及彼此面对并使介电层置于它们之间的第一内电极和第二内电极堆叠在陶瓷主体中,电感器包括具有线圈部的磁性主体;输入端子,设置在复合主体的第一端表面的一部分上并且连接到电感器的线圈部;输出端子,包括设置在复合主体的第二端表面的一部分上并且连接到电感器的线圈部的第一输出端子以及设置在复合主体的第二侧表面上并且连接到电容器的第一内电极的第二输出端子;接地端子,设置在复合主体的第一侧表面上并且连接到电容器的第二内电极,其中,当将复合主体的宽度限定为W,并且将输入端子的沿复合主体的宽度方向的宽度限定为c时,则c/W在0.15至0.90的范围内(0.15≤c/W≤0.90),电容器和电感器彼此竖直地结合,磁性片层插入在电感器和电容器之间。
[0024] 当将复合主体的长度限定为L,并且将接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度限定为b时,则b/L可在0.05至0.30的范围内(0.05≤b/L≤0.30)。
[0025] 磁性片层可具有50μm至300μm的厚度。
[0026] 磁性主体可具有堆叠有多个设置有导电图案的磁性层的形式,导电图案构成线圈部。
[0027] 电感器可具有磁性主体包括绝缘基底和设置在绝缘基底的至少一个表面上的线圈的薄膜形式。
[0028] 磁性主体可具有设置有芯和围绕芯卷绕的卷绕线圈的形式。
[0029] 电感器可以是功率电感器。
[0030] 根据本公开的另一个方面,一种其上安装有复合电子组件的板可包括:印刷电路板,三个或更多个电极焊盘设置在印刷电路板上;安装在印刷电路板上的如上所述的复合电子组件;焊接部,连接电极焊盘和复合电子组件。附图说明
[0031] 通过下面结合附图进行的详细描述,本公开的上述和其它方面、特征和其它优点将被更清楚地理解,在附图中:
[0032] 图1A和图1B是分别示意性地示出根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的透视图;
[0033] 图2是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第一示例的剖视图;
[0034] 图3是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第二示例的剖视图;
[0035] 图4是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第三示例的剖视图;
[0036] 图5是示意性地示出在图1B中示出的复合电子组件的第一示例的堆叠形式的分解透视图;
[0037] 图6是示出应用到图1B中示出的复合电子组件的多层陶瓷电容器的内电极的平面图;
[0038] 图7是图1B中示出的复合电子组件的等效电路图;
[0039] 图8是示意性地示出根据本公开的另一个示例性实施例的复合电子组件的透视图;
[0040] 图9是示出通过电池和功率管理单元将驱动功率供应到需要驱动功率的预定端子的驱动功率供应系统的示图;
[0041] 图10是示出设置有驱动功率供应系统的布局的示图;
[0042] 图11是根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的电路图;
[0043] 图12是示出设置有使用根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的驱动功率供应系统的布局的示图;
[0044] 图13是示出图1A的复合电子组件被安装在印刷电路板上的形式的透视图;
[0045] 图14是示出根据发明示例和对比示例的自谐振频率(SRF)的变化的曲线图;
[0046] 图15是示出根据发明示例和对比示例的Q因子的变化的曲线图。

具体实施方式

[0047] 现在将参照附图具体描述本公开的示例性实施例。
[0048] 然而,本公开可以以许多不同的形式来例示,而不应被解释为局限于此处阐述的特定实施例。相反,提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的,并且这些实施例将把本公开的范围完全地传达给本领域技术人员。
[0049] 在附图中,为了清晰起见,可以夸大元件的形状和尺寸,相同的标号将始终用于指示相同或相似的元件。
[0050] 复合电子组件
[0051] 图1A和图1B是分别示意性地示出根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的透视图。
[0052] 图2是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第一示例的剖视图。
[0053] 图3是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第二示例的剖视图。
[0054] 图4是示出沿A-A'线截取的图1B中的复合电子组件的第三示例的剖视图。
[0055] 图5是示意性地示出在图1B中示出的复合电子组件的第一示例的堆叠形式的分解透视图。
[0056] 图6是示出应用到图1B中示出的复合电子组件的多层陶瓷电容器的内电极的平面图。
[0057] 参照图1A和图1B,在根据本公开的示例性实施例的复合电子组件中,“长度方向”表示图1中的“L”方向,“宽度方向”表示图1中的“W”方向,“厚度方向”表示图1中的“T”方向。此处,“厚度方向”可以用于具有与堆叠电容器的介电层所沿的方向相同的概念,即“堆叠方向”。
[0058] 同时,复合电子组件的长度方向、宽度方向和厚度方向可定义为与将在下面描述的电容器和电感器的长度方向、宽度方向和厚度方向相同。
[0059] 另外,在本公开的示例性实施例中,复合电子组件可具有彼此相对的上表面和下表面,以及将上表面和下表面彼此连接的第一侧表面和第二侧表面与第一端表面和第二端表面。复合电子组件的形状没有特别地限制,但可以为如所示的六面体形状。
[0060] 另外,复合电子组件的第一侧表面、第二侧表面、第一端表面和第二端表面可被定义为与将在下面描述的电容器和电感器的第一侧表面、第二侧表面、第一端表面和第二端表面相同。
[0061] 同时,复合电子组件可具有电容器和电感器彼此结合的形式。在电感器结合到电容器的情况下,复合电子组件的上表面表示电感器的上表面,复合电子组件的下表面表示电容器的下表面。
[0062] 另外,第一侧表面和第二侧表面表示复合电子组件的沿着宽度方向彼此相对的表面,第一端表面和第二端表面表示复合电子组件的沿着长度方向彼此相对的表面,上表面和下表面表示复合电子组件的沿着厚度方向彼此相对的表面。
[0063] 参照图1A至图6,根据本公开的示例性实施例的复合电子组件100可包括复合主体130,复合主体130具有在其中彼此结合的电容器110和电感器120,电容器110包括堆叠有多个介电层11以及彼此面对并使介电层11置于它们之间的第一内电极31和第二内电极32的陶瓷主体;电感器120包括含有线圈部140的磁性主体。
[0064] 在本公开的示例性实施例中,复合主体130可具有彼此相对的上表面和下表面,以及使上表面和下表面彼此连接的第一侧表面和第二侧表面与第一端表面和第二端表面。
[0065] 复合主体130的形状不被具体地限制,但可以是如在示例性实施例中示出的六面体形状。
[0066] 复合主体130可通过使电容器110和电感器120彼此结合来形成。然而,形成复合主体130的方法不被具体地限制。
[0067] 例如,可通过利用导电粘结剂、树脂或类似物将独立地形成的电容器110和电感器120彼此结合来形成复合主体130,或者可通过顺序地堆叠构成电容器110的陶瓷主体和构成电感器120的磁性主体来形成复合主体130。然而,形成复合主体130的方法不限于此。
[0068] 具体地讲,用于将电容器110和电感器120彼此结合的粘结剂或树脂可以是例如环树脂,但不限于此。
[0069] 使用导电粘结剂或树脂等将电容器110和电感器120彼此结合的方法没有特别限制。即,电容器110和电感器120可通过将导电粘结剂或树脂等涂敷到电容器110或电感器120的结合表面,然后对其加热并固化而彼此结合。
[0070] 同时,根据本公开的示例性实施例,电感器120可设置在电容器110上,但不限于此。即,电感器120可以各种形式设置。
[0071] 即,电容器110也可设置在电感器120上。
[0072] 在下文中,将详细地描述构成复合主体130的电容器110和电感器120。
[0073] 根据本公开的示例性实施例,构成电感器120的磁性主体可包括线圈部140。
[0074] 电感器120不被特别地限制,但是可以是例如多层式电感器、薄膜式电感器或卷绕式电感器。除了上述电感器之外,激光螺旋式电感器也可以被用作电感器120。
[0075] 多层式电感器可如下地制造:在薄的铁氧体或玻璃陶瓷片上厚厚地印刷电极,堆叠若干个印刷有线圈图案的片,并通过通孔将内导线彼此连接。
[0076] 薄膜式电感器可如下地制造:通过薄膜溅射法覆法在陶瓷基底上形成导电线圈导线,然后执行铁氧体材料的填充。
[0077] 卷绕式电感器可通过围绕芯卷绕电线(导电线圈导线)来制造。
[0078] 激光螺旋式电感器可如下地制造:通过溅射法或镀覆法在陶瓷线管上形成电极层,通过激光螺旋形成线圈形状,利用外部保护膜树脂覆盖线圈形状,然后形成外端子。
[0079] 参照图2,在本公开的示例性实施例的复合电子组件的第一示例中,电感器120可以是多层式电感器。
[0080] 更具体地讲,磁性主体可具有多个其上形成有导电图案41的磁性层21堆叠的形式,并且导电图案41可构成线圈部140。
[0081] 参照图3,在本公开的示例性实施例的复合电子组件的第二示例中,电感器120可以是薄膜式电感器。
[0082] 作为示例,电感器120可具有薄膜形式,在该薄膜形式中,磁性主体包括绝缘基底123和形成在绝缘基底123的至少一个表面上的线圈。
[0083] 磁性主体可通过采用磁性材料122填充其至少一个表面上形成有线圈的绝缘基底123的上部和下部来形成。
[0084] 参照图4,在本公开的示例性实施例的复合电子组件的第三示例中,电感器120可以是卷绕式电感器。
[0085] 作为示例,电感器120可具有磁性主体包括芯123和围绕芯124卷绕的卷绕线圈的形式。
[0086] 磁性层21和磁性材料122可由Ni-Cu-Zn基材料、Ni-Cu-Zn-Mg基材料或Mn-Zn铁氧体基材料形成,但不限于此。
[0087] 根据本公开的示例性实施例,电感器120可以是可被施加于大量电流的功率电感器。
[0088] 功率电感器可以是当向其施加直流(DC)时电感变化低于普通电感器的电感变化的高效电感器。即,可以认为功率电感器包括DC偏置特性(向其施加DC电流时电感变化)以及普通电感器的功能。
[0089] 即,根据本公开的示例性实施例的复合电子组件可被用在功率管理集成电路(PMIC)中,并且可包括功率传感器,即,当向其施加DC电流时的电感变化低于普通电感器的电感变化的高效电感器。
[0090] 在下文中,将更详细地描述在复合电子组件中电感器120是本公开的第一至第三示例中的根据本公开的第一实施例的多层式电感器的情形。
[0091] 磁性主体可如下地制造:将导电图案41印刷在多个相应的磁性生片21b至21j上,堆叠多个其上形成有导电图案41的磁性生片21b至21j,分别将磁性生片21a至21k堆叠在磁性生片21b的上部和磁性生片21j的下部上,之后烧结磁性生片21a至21k。
[0092] 参照图5,可通过在磁性生片21b至21j上印刷并干燥导电图案41,然后将磁性生片21a至21k堆叠在磁性生片21b至21j的上部和下部上来形成磁性主体。
[0093] 导电图案41可包括沿着堆叠方向堆叠以形成线圈图案的多个导电图案41a至41f。
[0094] 导电图案41可通过按预定厚度印刷包含作为主要组分的(Ag)的导电糊来形成。
[0095] 导电图案41可电连接到沿复合电极组件的长度方向形成在复合电子组件的两个端部上的输入端子151和输出端子。
[0096] 导电图案41可包括电连接到输入端子151和输出端子的引线部分。
[0097] 与插入其间的磁性层21的磁性生片21b一起设置的导电图案41的一个导电图案41a和另一个导电图案41b可通过形成在磁性生片21b上的通孔电极彼此电连接,并且可沿着堆叠方向形成线圈图案。
[0098] 在本公开的示例性实施例中,线圈图案不被特别地限制,但是可以根据与电感器的感应系数来设计。
[0099] 即,第二导电图案41b至第五导电图案41e可以以线圈形式堆叠在具有暴露于复合主体的第二端表面的引线部分的第一导电图案41a和具有暴露于复合主体的第一端表面的引线部分的第六导电图案41f之间,并且如上所述,各导电图案可通过形成在各磁性生片中的通孔电极彼此连接。
[0100] 虽然图5示出的是第二导电图案41b至第四导电图案41d的顺序重复了两次的情况,但是本公开不限于此。即,重复次数的数量不受限制并且可以随着本公开的目的而改变。
[0101] 同时,构成电容器110的陶瓷主体可通过堆叠由介电层11a至11d构成的多个介电层来形成,并且多个内电极31和32(依次设置的第一内电极和第二内电极)可在陶瓷主体中设置成彼此分隔开且使介电层置于内电极之间。
[0102] 介电层11可通过烧结包含陶瓷粉末、有机溶剂和有机粘合剂的陶瓷生片来形成。作为高k材料的陶瓷粉末可以是酸钡(BaTiO3)基材料或钛酸锶(SrTiO3)基材料等,但是不限于此。
[0103] 同时,根据本公开的示例性实施例,内电极可包括具有暴露于复合主体130的第一侧表面的引线部分31a的第一内电极31和具有暴露于复合主体130的第二侧表面的第二侧表面的引线部分32a的第二内电极32,但是不限于此。
[0104] 根据本公开的示例性实施例,第一内电极31和第二内电极32可利用包含导电金属的导电糊来形成。
[0105] 导电金属可以是镍(Ni)、(Cu)、钯(Pd)或它们的合金,但是不限于此。
[0106] 第一内电极31和第二内电极32可利用导电糊通过诸如丝网印刷法或凹版印刷法的印刷方法印刷在形成介电层11的陶瓷生片上。
[0107] 具有印刷在其上的内电极的陶瓷生片可交替地堆叠并烧结,从而形成陶瓷主体。
[0108] 虽然图6示出了第一内电极31和第二内电极32的图案形状,但是图案形状不限于图6中示出的示例,而是可以不同地改变。
[0109] 电容器可用于控制从功率管理集成电路(PMIC)供应的电压
[0110] 根据本公开的示例性实施例的复合电子组件100可包括:输入端子151,形成在复合主体130的第一端表面、第一侧表面和第二侧表面上并且连接到电感器120的线圈部140;输出端子,包括形成在复合主体130的第二端表面、第一侧表面和第二侧表面上并且连接到电感器120的线圈部140的第一输出端子152a以及形成在复合主体130的第二侧表面上并且连接到电容器110的第一内电极31的第二输入端子152b;以及接地端子153,形成在复合主体130的第一侧表面上并且连接到电容器110的第二内电极32。
[0111] 输入端子151和第一输出端子152a可连接到电感器120的线圈部140,由此它们在复合电子组件中用作为电感器。
[0112] 另外,第二输出端子152b可连接到电容器110的第一内电极31,并且电容器110的第二内电极32可连接到接地端子153,由此它们在复合电子组件中用作电容器。
[0113] 输入端子151、输出端子和接地端子153可利用包含导电金属的导电糊来形成。
[0114] 导电金属可以是镍(Ni)、铜(Cu)、(Sn)或它们的合金,但是不限于此。
[0115] 导电糊还可包括绝缘材料。绝缘材料可以是例如玻璃,但是不限于此。
[0116] 形成输入端子151、输出端子和接地端子153的方法不被具体限制。即,输入端子151、输出端子和接地端子153可通过浸渍陶瓷主体来形成,或者可通过例如印刷方法和镀覆方法等的其它方法来形成。
[0117] 图7是图1B中示出的复合电子组件的等效电路图。
[0118] 参照图7,与相关技术的情况不同,根据本公开的示例性实施例的复合电子组件可包括彼此结合的电感器120和电容器110。因此,电感器120和电容器110可被设计为在它们之间具有最短的距离,从而能够用于减小噪声。
[0119] 另外,电感器120和电容器110可彼此结合,使得在PMIC中安装电感器120和电容器110的面积可以被显著地减小,从而有利于确保安装空间。
[0120] 另外,安装电感器120和电容器110所需的成本可以降低。
[0121] 同时,随着电子装置的多功能化,包括在PMIC中的直流(DC)/DC转换器的数量已经增加,并且需要包括在PMIC的功率输入端子和功率输出端子中的无源元件的数量也已经增加。
[0122] 在这种情况下,由于设置了电子装置的组件的面积会不可避免地增大,从而可能使电子装置的小型化受到限制。
[0123] 另外,由于PMIC及其外围电路的布线图案,可能显著地产生噪声。
[0124] 为了解决上述缺陷,已经开展对具有沿着竖直方向彼此结合的电感器和电容器的复合电子组件的研究,由此可减小设置有电子装置的组件的面积,并且可抑制噪声的产生。
[0125] 然而,在如上描述的竖直排列电感器和电容器的情况下,在电感器与电容器之间会产生寄生电容,使得自谐振频率(SRF)会移动至低频率区域。
[0126] 在自谐振频率(SRF)处于如上描述的低频率区域中的情况下,可用在根据本公开的示例性实施例的复合电子组件中的电感器的频率区域可能会减小。
[0127] 即,由于电感器的功能在等于或高于自谐振频率(SRF)的高频率区域中未展示出来,所以在自谐振频率(SRF)处于低频率区域中的情况下,可用的频率区域会受到限制。
[0128] 然而,根据本公开的示例性实施例,磁性片层121可被插入在电感器120与电容器110之间,从而可显著地减小电感器对电容器的内电极的影响,由此防止自谐振频率(SRF)的变化。
[0129] 即,根据本公开的示例性实施例,由于电感器120和电容器110可被设计为使它们之间的距离最短,由此能够减少噪声,并且可防止自谐振频率(SRF)的变化,从而能够用在低频率区域中的电感器的范围不会受到限制。
[0130] 同时,随着复合电子组件的小型化,阻挡电感器的磁场的内部磁性层也变薄,从而导致Q因子的降低。
[0131] Q因子可表示元件的损耗或元件效率的降低,根据Q值的增加,可以减少元件的损耗并且可以提高元件的效率。
[0132] 根据本公开的示例性实施例,磁性片层121可插入在电感器120与电容器110之间,由此使得对应的组件之间的相互影响可以显著地降低,从而防止Q因子的劣化。
[0133] 下面将提供自谐振频率(SRF)和Q因子的详细描述。
[0134] 根据本公开的示例性实施例,如上所述,电容器110和电感器120彼此竖直地结合,并且磁性片层121可插入在电感器120与电容器110之间。
[0135] 当将磁性片层121的厚度限定为tm时,磁性片层121的厚度tm可以为50μm至300μm,但是不限于此。
[0136] 如上所述,由于置于电感器120与电容器110之间的磁性片层121的厚度tm是50μm至300μm,所以电感器对电容器的内电极的影响可显著地降低,由此防止自谐振频率(SRF)的变化。
[0137] 此外,相应的组件之间的相互影响可显著地减小,从而可防止组件的Q因子的降低。
[0138] 在置于电感器120与电容器110之间的磁性片层121的厚度tm小于50μm的情况下,由于难以显著地减小电感器对电容器的内电极的影响,所以自谐振频率(SRF)会移动至低频率区域,由此会使可用电感器的范围减小。
[0139] 另外,电感器中产生的磁通量会影响电容器,由此会使Q因子减小。
[0140] 同时,在置于电感器120与电容器110之间的磁性片层121的厚度tm大于300μm的情况下,磁性片层与标准复合电子组件的厚度比会过度地增大,使得可能无法达到电感器的目标电感和电容器的目标电容。
[0141] 磁性片层可包含例如从由铁氧体、铁(Fe)基金属粉末、镍(Ni)和铬(Cr)组成的组中选择的至少一种,但是不限于此。
[0142] 特别的是,在磁性片材由具有的磁导率大于除电感器120的线圈部140之外的磁性主体的材料的磁导率的材料形成的情况下,可获得更优异的效果。
[0143] 同时,参照图1B,当将复合主体130的长度定义为L,并且将输入端子151的沿复合主体130的长度方向的宽度定义为a时,a/L可在0.05至0.30的范围内(0.05≤a/L≤0.30)。
[0144] 通过将输入端子151的沿复合主体130的长度方向的宽度a与复合主体130的长度L的比a/L调整在0.05至0.30的范围内(0.05≤a/L≤0.30),可显著地减小功率管理集成电路(PMIC)中的安装面积,由此可有助于确保安装空间。
[0145] 在输入端子151的沿复合主体130的长度方向的宽度a与复合主体130的长度L的比a/L小于0.05的情况下,输入端子的沿复合主体的长度方向的宽度过小,在将复合电子组件安装在板上时输入端子可能无法接触板的电极焊盘。
[0146] 在输入端子151的沿复合主体130的长度方向的宽度a与复合主体130的长度L的比a/L大于0.30的情况下,输入端子的沿复合主体的长度方向的宽度过大,可能会发生与输出端子或接地端子的短路
[0147] 此外,当将接地端子153的沿复合主体130的长度方向的宽度定义为b时,b/L可在0.05至0.30的范围内(0.05≤b/L≤0.3)。
[0148] 通过将接地端子153的沿复合主体130的长度方向的宽度b与复合主体130的长度L的比b/L调整在0.05至0.30的范围内(0.05≤b/L≤0.30),可显著地减小功率管理集成电路(PMIC)中的安装面积,由此可有助于确保安装空间。
[0149] 在接地端子153的沿复合主体130的长度方向的宽度b与复合主体130的长度L的比b/L小于0.05的情况下,接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度过小,在将复合电子组件安装在板上时接地端子可能无法接触板的电极焊盘。
[0150] 在接地端子153的沿复合主体130的长度方向的宽度b与复合主体130的长度L的比b/L大于0.30的情况下,接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度过大,可能会发生与输出端子或接地端子的短路。
[0151] 图8是示意性地示出根据本公开的另一个示例性实施例的复合电子组件的透视图。
[0152] 参照图8,根据本公开的另一个示例性实施例的复合电子组件100'可包括:复合主体130',具有在其中彼此结合的电容器110'和电容器120',电容器110'包括陶瓷主体,多个介电层以及彼此面对并使介电层置于它们之间的第一内电极和第二内电极堆叠在陶瓷主体中,电感器120'包括含有线圈部的磁性主体;输入端子151',形成在复合主体130'的第一端表面的一部分上并且连接到电感器120'的线圈部;输出端子,包括形成在复合主体130'的第二端表面的一部分上并且连接到电感器120'的线圈部的第一输出端子152'a以及形成在复合主体130'的第二侧表面上并且连接到电容器110'的第一内电极的第二输出端子152'b;接地端子153',形成在复合主体130'的第一侧表面上并且连接到电容器110'的第二内电极,其中,当将复合主体130'的宽度定义为W并且将输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度定义为c时,c/W在0.15至0.90的范围内(0.15≤c/W≤0.90),电容器110'和电感器120'彼此竖直地结合,磁性片层121'可插入在电感器
120'与电容器110'之间。
[0153] 当将复合主体的长度定义为L且将接地端子的沿复合主体的长度方向的宽度定义为b时,b/L可以在0.05至0.30的范围内(0.05≤b/L≤0.30)。
[0154] 磁性片层的厚度可以为50μm至300μm。
[0155] 磁性主体可具有使多个其上包括导电图案的磁性层堆叠的形式,导电图案可构成线圈部。
[0156] 电感器可具有磁性主体包括绝缘基底和形成在绝缘基底的至少一个表面上的线圈的薄膜形式。
[0157] 磁性主体可包括芯和围绕芯卷绕的卷绕线圈。
[0158] 电感器可以是功率电感器。
[0159] 参照图8,当将复合主体130'的宽度定义为W且输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度定义为c时,c/W可以在0.15至0.90的范围内(0.15≤c/W≤0.90)。
[0160] 通过将输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度a与复合主体130'的宽度W的比a/W调整在0.15至0.90的范围内(0.05≤a/W≤0.30),可显著地减小功率管理集成电路(PMIC)中的安装面积,由此可有助于确保安装空间。
[0161] 在输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度a与复合主体130'的宽度W的比a/W小于0.15的情况下,由于可能难以完全地覆盖电感器的线圈部的暴露到外部的部分,所以可能发生短路缺陷,并且在将复合电子组件安装在板上时输入端子151'可能无法接触电极焊盘。
[0162] 在输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度a与复合主体130的宽度W的比a/W大于0.90的情况下,由于输入端子151'的沿复合主体130'的宽度方向的宽度c过大,所以可能难以显著地减小安装面积。
[0163] 由于复合电子组件100'的其它特征与根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的基它特征相同,所以将省略它们的详细描述以避免重复描述。
[0164] 图9是示出通过电池和功率管理单元将驱动功率供应到需要驱动功率的预定端子的驱动功率供应系统的示图。
[0165] 参照图9,驱动功率供应系统可包括电池300、第一功率稳定单元400、功率管理单元500和第二功率稳定单元600。
[0166] 电池300可向功率管理单元500供应功率。这里,由电池300供应到功率管理单元500的功率将被定义为第一功率。
[0167] 第一功率稳定单元400可使第一功率V1稳定并且将稳定后的第一功率供应到功率管理单元。通过示例的方式,第一功率稳定单元400可包括形成在电池300和功率管理单元500的连接端子与地之间的电容器C1。电容器C1可减小包括在第一功率中的波动
[0168] 另外,电容器C1可充有电荷。另外,电容器C1可以在功率管理单元500瞬间地消耗大量电流的情况下释放充入在其中的电荷,从而抑制功率管理单元500的电压变化。
[0169] 电容器C1可以是堆叠有300个或更多个介电层的高电容电容器。
[0170] 功率管理单元500可将输入到电子设备中的功率转换为适于电子设备的功率,并且分配、充入和控制该功率。因此,功率管理单元500通常可包括DC/DC转换器。
[0171] 另外,功率管理单元可实现为功率管理集成电路(PMIC)。
[0172] 功率管理单元500可将第一功率V1转换为第二功率V2。第二功率V2可以是诸如集成电路(IC)等的有源器件所需要的,该有源器件连接到功率管理单元500的输出端子以接受来自功率管理单元500的驱动功率。
[0173] 第二功率稳定单元600可使第二功率V2稳定并且将稳定后的第二功率供应到输出端子Vdd。诸如集成电路(IC)等的从功率管理单元500接收驱动功率的有源器件可连接到输出端子Vdd。
[0174] 通过示例的方式,第二功率稳定单元600可包括串联连接在功率管理单元500与输出端子Vdd之间的电感器L1。另外,第二功率稳定单元600可包括形成在位于功率管理单元500和输出端子Vdd之间的连接端子与地之间的电容器C2。
[0175] 第二功率稳定单元600可减小包括在第二功率V2中的噪声。
[0176] 另外,第二功率稳定单元600可稳定地将功率提供到输出端子Vdd。
[0177] 电容器L1可以是可施加大量电流的功率电感器。
[0178] 功率电感器可以是当向其施加直流(DC)时电感变化小于普通电感器的电感变化的高效电感器。即,可以认为功率电感器包括DC偏置特性(在向其施加DC电流时电感变化)以及普通电感器的功能。
[0179] 另外,电容器C2可以是高电容电容器。
[0180] 图10是示出设置有驱动功率供应系统的布局的示图。
[0181] 参照图10,可以确定设置有功率管理单元500、功率电感器L1和第二电容器C2的布局。
[0182] 通常,功率管理单元500可包括几个到几十个DC/DC转换器。另外,为了实现DC/DC转换器的功能,每个DC/DC转换器可需要功率电感器和高电容电容器。
[0183] 参照图10,功率管理单元500可具有预定端子N1和N2。功率管理单元500可接收来自电池的功率并且利用DC/DC转换器来转换所供应的功率。另外,功率管理单元500可通过第一端子N1来供应转换后的功率。第二端子N2可以是接地端子。
[0184] 这里,由于电感器L1和第二电容器C2可接收来自第一端子N1的功率并且使所供应的功率稳定以通过第三端子N3供应驱动功率,所以电感器L1和第二电容器C2可用作第二功率稳定单元。
[0185] 由于图10中示出的第四端子N4至第六端子N6执行的功能与第一端子N1至第三端子N3的功能相同,将省略对它们的详细描述。
[0186] 在设计驱动功率供应系统的布局方面的重要事实在于,功率管理单元、功率电感器和高电容电容器需要被设置为尽可能地相互靠近。另外,可能需要将功率线设计为短且厚的布线。
[0187] 这样做的原因在于:当满足上面描述的需要时,可以减小用于组件的布置所需要的面积并且可以抑制噪声的产生。
[0188] 在功率管理单元500的输出端子的数量小的情况下,可有助于将功率电感器和高电容电容器设置为彼此靠近。然而,在需要使用功率管理单元500的各种输出端子的情况下,功率电感器和高电容电容器会由于组件的密度的增大而不能被正常地设置。另外,会发生根据功率的优先级而使功率电感器和高电容电容器需要被设置在非最优状态的情况。
[0189] 例如,由于功率电感器和高电容电容器的尺寸大,所以可能出现在实际设置功率电感器和高电容电容器时不可避免地增加功率线和信号线的长度的情况。
[0190] 在功率电感器和高电容电容器设置在非最优状态的情况下,功率电感器和高电容电容器之间的间隔以及功率线的长度会增大,由此会出现噪声。噪声会对驱动功率供应系统具有负面影响。
[0191] 图11是根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的电路图。
[0192] 参照图11,复合电子组件可包括输入端子单元A(输入端子)、功率稳定单元、输出端子单元B(输出端子)和接地端子单元C(接地端子)。
[0193] 功率稳定单元可包括功率电感器L1和第二电容器C2。
[0194] 复合电子组件可以是能够用作第二功率稳定单元的器件。
[0195] 输入端子单元A可接收由功率管理单元500转换的功率。
[0196] 功率稳定单元可使从输入端子单元A供应的功率稳定。
[0197] 输出端子单元B可将稳定后的功率供应到输出端子Vdd。
[0198] 接地端子单元C可将功率稳定单元连接到地。
[0199] 同时,功率稳定单元可包括连接在输入端子单元A和输出端子单元B之间的功率电感器L1以及连接在接地端子单元C和输出端子单元B之间的第二电容器C2。
[0200] 参照图11,功率传感器L1和第二电容器C2彼此共用输出端子单元B,从而可减小功率电感器L1与第二电容器C2之间的间隔。
[0201] 如上所述,复合电子组件可通过将设置在功率管理单元500的功率输出端子中的功率电感器和高电容电容器实现为单个组件来形成。因此,在复合电子组件中,可以改善元件的集成度。
[0202] 图12是示出设置有使用根据本公开的示例性实施例的复合电子组件的驱动功率供应系统的布局的示图。
[0203] 参照图12,可以确定的是,在图10中示出的第二电容器C2和功率电感器L1由根据本公开的示例性实施例的复合电子组件所替代。
[0204] 如上所述,复合电子组件可用作第二功率稳定单元。
[0205] 另外,通过用根据本公开的示例性实施例的复合电子组件替代第二电容器C2和功率电感器L1,可以显著地减小布线长度。另外,可以减少设置的器件的数量,从而可以最优地设置元件。
[0206] 即,根据本公开的示例性实施例,功率管理单元、功率电感器和高电容电容器可被设置为尽可能地相互靠近,并且可将功率线设计为短且厚的布线以由此减小噪声。
[0207] 同时,电子设备制造商已经致于减小包括在电子设备中的印刷电路板(PCB)的尺寸,以满足消费者的需求。因此,已经要求提高安装在PCB上的IC的集成度。如在根据本公开示例性实施例的复合电子组件中,多个器件被实现为单个复合组件,从而可以满足这种需求。
[0208] 另外,根据本公开的示例性实施例,两个组件(第二电容器和功率电感器)被实现为单个复合电子组件,从而可以减小它们被安装在PCB上的面积。根据本公开的示例性实施例,与现有的设置布局相比,安装组件的面积可减小约10%至30%。
[0209] 另外,根据本公开的示例性实施例,功率管理单元500可通过最短的布线将驱动功率供应至IC。
[0210] 另外,在根据本公开示例性实施例的复合电子组件中,通过将磁性片层插入在电感器与电容器之间或将电感器的与电容器相邻覆盖层设计成具有增大的厚度,可显著地减小电感器对电容器的内电极的影响,从而防止自谐振频率(SRF)的变化。
[0211] 另外,在根据本公开的示例性实施例的复合电子组件中,通过在电感器与电容器之间插入磁性片层或将电感器的与电容器相邻的覆盖层设计成具有增大的厚度,可防止组件的Q因子的减小。
[0212] 其上安装有复合电子组件的板
[0213] 图13是示出图1A的复合电子组件被安装在印刷电路板上的形式的透视图。
[0214] 参照图13,其上安装有根据本公开的示例性实施例的复合电子组件100的板200可包括:印刷电路板210,复合电子组件100安装在印刷电路板210上;三个或更多个电极焊盘221至223,形成在印刷电路板210的上表面上。
[0215] 电极焊盘可由分别连接到复合电子组件的输入端子151、输出端子和接地端子153的第一至第三电极焊盘221至223构成。
[0216] 在这种情况下,复合电子组件100的输入端子151、输出端子和接地端子153可通过焊接部230电连接到印刷电路板210,同时它们被设置为分别与第一至第三电极焊盘221至223接触。
[0217] 另外,安装在印刷电路板上的复合电子组件可以是根据本公开的另一个示例性实施例的复合电子组件,为了避免重复描述,将省略对其的详细描述。
[0218] 下表1示出了Q因子根据插入在电感器与电容器之间的磁性片层的厚度以及具有彼此竖直地结合的电感器与电容器的复合电子组件的频率的变化。
[0219] [表1]
[0220]磁性片层的厚度(μm)/频率 1MHz 3MHz 6MHz 9MHz
0 25.1 22.6 16.9 16.7
50 26.6 23.2 17.2 16.8
100 31.3 24.6 18.4 17.0
200 36.4 27.3 19.0 17.1
300 36.5 27.4 19.0 17.1
[0221] 参照表1,可以理解:在插入于电感器与电容器之间的磁性片层的厚度为50μm至300μm的情况下,Q因子比未插入磁性片层的情况更高。
[0222] 特别地是,可以理解:在将磁性片层插入低频率区域的情况下,改善Q因子的效果更好。
[0223] 图14是示出根据发明示例和对比示例的自谐振频率(SRF)的变化的曲线图。
[0224] 参照图14,发明示例1对应于插入有厚度为100μm的磁性片层的复合电子组件,发明示例2对应于插入有厚度为200μm的磁性片层的复合电子组件,发明示例3对应于插入有厚度为300μm的磁性片层的复合电子组件,对比示例1对应于单独使用功率电感器的复合电子组件,对比示例2对应于未插入磁性片层的复合电子组件。
[0225] 参照该曲线图,可以理解:在插入了磁性片层的发明示例1至3的情况下,自谐振频率(SRF)与单独使用功率电感器的对比示例1的自谐振频率几乎相等。
[0226] 另一方面,可以理解:在未插入磁性片层的对比示例2的情况下,自谐振频率(SRF)移动到低频率区域,从而会减小可用电感器的范围。
[0227] 图15是示出根据发明示例和对比示例的Q因子的变化的曲线图。
[0228] 参照图15,发明例1对应于插入有厚度为100μm的磁性片层的复合电子组件,发明示例2对应于插入有厚度为200μm的磁性片层的复合电子组件,发明示例3对应于插入有厚度为300μm的磁性片层的复合电子组件,对比示例1对应于单独使用功率电感器的复合电子组件,对比示例2对应于未插入磁性片层的复合电子组件。
[0229] 参照该曲线图,可以理解:在插入了磁性片层的发明示例1至3的情况下,Q因子与单独使用功率电感器的对比例1的Q因子几乎相等。
[0230] 另一方面,可以理解:在未插入磁性片层的对比示例2的情况下,与插入了磁性片层的发明示例1至3和单独使用功率电感器的对比示例1相比,Q因子减小了。
[0231] 如上所述,根据本公开的示例性实施例,可以提供在驱动功率供应系统中需要减小的安装面积的复合电子组件以及其上安装有该复合电子组件的板。
[0232] 另外,根据本公开的示例性实施例,可以提供能够抑制驱动功率供应系统中的噪声产生的复合电子组件以及其上安装有该复合电子组件的板。
[0233] 另外,在根据本公开的示例性实施例的复合电子组件中,通过在电感器和电容器之间插入磁性片层或将电感器的与电容器相邻的覆盖层设计为具有增大的厚度,可以显著地减小电感器中产生的磁通量对电容器的内电极的影响,从而防止自谐振频率(SRF)的变化。
[0234] 此外,在根据本公开的示例性实施例的复合电子组件中,通过在电感器和电容器之间插入磁性片层或将电感器的与电容器相邻的覆盖层设计成具有增大的厚度,可以防止组件的Q因子的减小。
[0235] 虽然已经在上面示出并描述了示例性实施例,但是对本领域技术人员来说明显的是,在不脱离如权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下,可以进行修改和改变。
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