電感器及其制造方法
【專利摘要】提供了一種電感器及其制造方法。所述電感器包括：內(nèi)電極，包括包含石墨烯的線圈圖案；片，具有表面，內(nèi)電極設(shè)置在所述表面上。
【專利說明】電感器及其制造方法
[0001 ] 本申請要求于2015年I月27日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0012968號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該韓國專利申請的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請涉及一種電感器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為通過感應(yīng)出與電流中的變化量成比例的電壓來抑制電流的快速變化的裝置的電感器是用作去除噪聲或形成LC諧振電路等的組件。
[0004]電感器可根據(jù)其結(jié)構(gòu)分類。繞線電感器具有通過在鐵氧體芯周圍纏繞線圈而形成的線圈形狀。多層型電感器通過在由磁性或介電材料等形成的片上印刷內(nèi)電極圖案，并且將在其上形成有內(nèi)電極圖案的多個片堆疊來形成。薄膜型電感器通過在基板上印刷線圈圖案并且在基板的相對的端部上形成電極來形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開的示例性實(shí)施例提供了一種電感器及其制造方法，所述電感器包括內(nèi)電極，所述內(nèi)電極包括含石墨烯的線圈圖案。
[0006]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，一種電感器包括:內(nèi)電極，所述內(nèi)電極包括含石墨烯的線圈圖案;片，具有使內(nèi)電極設(shè)置其上的表面。
[0007]支撐電感器的片可設(shè)置為包含非磁性材料和聚合物材料的聚合物復(fù)合物或者包含磁性材料和聚合物材料的復(fù)合物聚合物。
[0008]多個內(nèi)電極和多個片可設(shè)置為彼此交替地堆疊。
[0009]電感器還可包括穿透片的過孔。
[0010]電感器還可包括外電極，所述外電極設(shè)置在電感器的相對的端部上以電連接到內(nèi)電極相對的端部。
[0011]根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，一種制造電感器的方法包括:通過在石墨烯混合溶液中插入電極以及將電力施加到電極以使帶電的石墨烯運(yùn)動到其上設(shè)置有線圈圖案的電極來形成包含石墨烯的內(nèi)電極。
[0012]形成石墨烯混合溶液的步驟可包括將氧化石墨烯分散在水溶液中。
[0013]所述方法還可包括使石墨烯與氨基反應(yīng)以使石墨烯改性的步驟。
[0014]所述方法還可包括制備片以及將內(nèi)電極轉(zhuǎn)移到片上的步驟。
【附圖說明】
[0015]通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更加清楚地理解本公開的以上和其它方面、特征和優(yōu)勢，在附圖中:
[0016]圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電感器的示圖；
[0017]圖2是示出根據(jù)本公開的另一示例性實(shí)施例的電感器的示圖；
[0018]圖3至圖8是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電感器的制造方法的截面圖；
[0019]圖9是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電感器的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開的實(shí)施例。
[0021]然而，本公開可按照多種不同的形式來實(shí)施，并不應(yīng)該被解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。更確切地說，這些實(shí)施例被提供為使得本公開將是徹底的和完整的，且將本公開的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0022]在附圖中，為了清晰起見，會夸大元件的形狀和尺寸，并將始終使用相同的標(biāo)號來表示相同或相似的元件。
[0023]圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電感器100的示圖。
[0024]根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器100可設(shè)置為多層型電感器。
[0025]電感器100可包括:內(nèi)電極30，由包含石墨烯20的線圈圖案形成;片10，具有內(nèi)電極30形成在其上的一個表面。
[0026]內(nèi)電極30可形成在片10的一個表面上，并且片10可支撐內(nèi)電極30。
[0027]片10可包括聚合物復(fù)合物并且所述聚合物復(fù)合物可包含磁性材料和聚合物材料。
[0028]聚合物復(fù)合物可形成為包含非磁性材料和聚合物材料。此外，片10可被構(gòu)造為僅包括聚合物材料。
[0029]這里，作為聚合物材料，可使用聚乙烯(PE)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且可通過使用PE或PET作為片材來制造透明的多層型電感器。
[0030]對于包含非磁性材料的片10，可使用多個非磁性陶瓷絕緣片。對于包含磁性材料的片1，可使用鐵氧體磁性片等。
[0031]詳細(xì)地，片1中的每個可以是由N1-Zn-Cu鐵氧體形成的磁性片。
[0032]N1-Zn-Cu鐵氧體可以是選擇性地包含F(xiàn)e2O3、Ni O、ZnO、CuO等的鐵氧體。
[0033]為了獲得與多層型電感器100的相對高的頻率相一致的高精度和高Q值，可利用包含非磁性材料的非磁性陶瓷絕緣片來形成片10。
[0034]高頻電感器的片可由非磁性材料和聚合物材料構(gòu)成或者僅由聚合物材料構(gòu)成。
[0035]在根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電感器100中，包含石墨烯20的內(nèi)電極30可形成在片10上。
[0036]石墨烯20是由具有單原子厚度的碳原子形成的薄膜。它是能夠通過從多層石墨中分離單層而獲得的納米材料。
[0037]石墨烯20具有比銅的導(dǎo)電率高至少100倍的導(dǎo)電率，并且可使電子運(yùn)動比單晶硅(主要用在半導(dǎo)體中)快至少100倍。
[0038]此外，石墨烯20具有比鋼的強(qiáng)度強(qiáng)至少200倍的強(qiáng)度并且石墨烯20具有高熱導(dǎo)率。此外，石墨烯20具有高抗拉強(qiáng)度，因此，即使在石墨烯被拉伸或彎曲的情況下，石墨烯20也不失去其電氣性質(zhì)。
[0039]由于石墨烯20具有高水平的強(qiáng)度并且當(dāng)石墨烯20被拉伸或彎曲時不會失去其電氣性質(zhì)，所以石墨烯20可用作柔性顯示器、電子紙以及可穿戴式電子裝置等中的材料。
[0040]當(dāng)石墨烯20被用作電感器的內(nèi)電極時，可制造形成微尺度組件的電感器。以這種方式，由于石墨烯20的柔韌性，可制造適合于應(yīng)用到在各種環(huán)境條件下使用的柔性顯示器或可穿戴式電子裝置的電感器。
[0041]內(nèi)電極30可包含石墨烯20并且可形成線圈以使電阻根據(jù)施加到其的電場而改變?？蛇x擇地，內(nèi)電極30可形成多種圖案使得可通過石墨烯20來形成電感。
[0042]此外，內(nèi)電極30可以以一部分開口的環(huán)形形狀形成在片10的一個表面上，并且可堆疊其上形成有內(nèi)電極30的片，因此，內(nèi)電極30可形成螺旋形線圈。
[0043]內(nèi)電極30的線圈圖案可形成到片的端部以連接到外電極50。
[0044]電感器100還包括穿透板10的過孔32以使形成在片10上的內(nèi)電極30可彼此電連接。
[0045]在根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器100中，可根據(jù)電氣性質(zhì)(例如電感)而對內(nèi)電極30的厚度和堆疊的內(nèi)電極的數(shù)量進(jìn)行各種設(shè)計。
[0046]電感器100可包括通過堆疊多個片10和內(nèi)電極30而形成的主體，并且可包括其上形成有內(nèi)電極30的片10以及在片10的上部和下部上的由與片10的材料相同的材料形成的覆蓋層。
[0047]在主體40中形成的覆蓋層可保護(hù)內(nèi)電極30免受物理和化學(xué)應(yīng)力。
[0048]主體40可包括設(shè)置在片之間的由磁性材料形成的間隙層70以減小電感相對于外部電流的變化。
[0049]間隙層70可將主體40隔開為多個區(qū)域并且間隙層70可設(shè)置為多個。因此，可通過間隙層70來阻擋在每個隔開的區(qū)域中產(chǎn)生的磁場，區(qū)域之間的磁場的流動可顯著減小。
[0050]外電極50可形成在電感器的相反對端部上以電連接到內(nèi)電極30的端部。
[0051]外電極50可設(shè)置在主體40的外側(cè)，因此，多層型電感器100可電連接到外部端子。
[0052]在外電極50上，可進(jìn)一步形成金屬層并在金屬層上形成鍍層，并且鍍層可由鎳(Ni)或錫(Sn)形成。
[°°53]圖2是示出根據(jù)另一示例性實(shí)施例的電感器200的示圖。
[0054]根據(jù)另一示例性實(shí)施例的電感器可以是薄膜型電感器200。
[0055]參照圖2，薄膜型電感器200可包括通過將石墨烯20沉積在片15上而形成的線圈形狀的內(nèi)電極35。
[0056]薄膜型電感器200可包括位于片15的上面或下面上的包含磁性材料的磁層，因此，內(nèi)電極35可設(shè)置在磁層之間。
[0057]由于內(nèi)電極35設(shè)置在磁層之間，所以可進(jìn)一步增大電感。
[0058]圖3至圖8是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器的制造方法的截面圖。
[0059]圖9是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器的制造方法的流程圖。
[0060]在下文中，將主要描述多層型電感器100的制造方法。
[0061]根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器100的制造方法是利用電泳的工藝，其中，當(dāng)利用外部電源裝置將電力施加到陽極電極305和陰極電極310時，帶電的石墨烯朝向陽極電極305或陰極電極310運(yùn)動。
[0062]參照圖3至圖9描述電感器的制造方法，電感器100的制造方法可包括如下步驟:通過將石墨烯20分散在水溶液中形成石墨烯混合溶液(S900);制備在其上形成有線圈圖案的陽極電極305和陰極電極310 (S910);將陽極電極305和陰極電極310插入到石墨烯混合溶液中(S920);通過對陽極電極305和陰極電極310施加電力來形成在其線圈圖案中包含石墨烯的內(nèi)電極30(S930)。
[0063]通過將石墨烯20分散在水溶液中來形成石墨烯混合溶液的步驟(S900)可包括:將氧化石墨烯分散在水溶液中(S902);使石墨烯20與胺基反應(yīng)以使石墨烯改性(S904)。
[0064]通過將石墨烯20分散在水溶液中來形成石墨烯混合溶液(S900)的步驟可包括:利用氧化的石墨制備氧化石墨烯(GO)或還原氧化石墨烯以形成氧化石墨烯混合溶液或還原氧化石墨烯混合溶液。
[0065]氧化石墨稀或還原氧化石墨稀的制備方法可以是胡默法(Hummer’s Method)。
[0066]使石墨烯20與胺基反應(yīng)以使石墨烯改性(S904)的步驟可包括:使石墨烯與胺反應(yīng)以將石墨烯20的性質(zhì)從帶負(fù)電荷的粒子改變?yōu)閹д姾傻牧Ｗ印?br>[0067]當(dāng)石墨烯20改性為帶正電荷的粒子時，與利用鉑作為陽極電極305來形成內(nèi)電極30的情況相比，可通過利用銅作為陰極電極310在陰極電極310上形成內(nèi)電極30來減小其成本。
[0068]然后，可執(zhí)行如下步驟:制備其上形成有線圈圖案的陽極電極305和陰極電極310(S910)、將陽極電極305和陰極電極310插入到石墨烯混合溶液中(S920)以及形成內(nèi)電極30(S930)。
[0069]形成內(nèi)電極30(S930)的步驟可包括將電力施加到陰極電極310并且將石墨烯20帶電從而使帶電石墨烯20運(yùn)動到線圈圖案，以使石墨烯20包含在線圈圖案中(S932)。
[0070]接下來，可執(zhí)行制備片(S940)和將內(nèi)電極30轉(zhuǎn)移到片10(S950)的步驟。
[0071]制備片(S940)的步驟可包括制備包含聚合物復(fù)合物的片，其中，聚合物復(fù)合物可由非磁性材料和聚合物材料構(gòu)成或單獨(dú)由聚合物材料構(gòu)成。
[0072]制備片(S940)的步驟可包括制備多個非磁性絕緣片或鐵氧體磁性片。
[0073]將內(nèi)電極30轉(zhuǎn)移到片10上的步驟(S950)(將形成在陽極電極305或陰極電極310上的內(nèi)電極30轉(zhuǎn)移到片10上)可包括用于保持形成在內(nèi)電極30上的石墨烯20的表面清潔或保持其形狀的各種工藝方法。
[0074]電感器的制造方法還可包括堆疊多個內(nèi)電極30和片10(S960)以及在片10的相對的端部上形成外電極以電連接到內(nèi)電極30的端部(S970)。
[0075]雖然圖3至圖9中主要描述了多層型電感器100的制造方法作為制造電感器100的方法，但也可通過與多層型電感器100的制造方法相似的制造方法來制造薄膜型電感器200。
[0076]在薄膜型電感器200的制造方法中，與多層型電感器100的制造方法相似，可執(zhí)行從通過將石墨烯20分散在水溶液中以形成石墨烯混合溶液(S900)至將內(nèi)電極轉(zhuǎn)移到片上(S950)的一系列工藝。
[0077]在利用電泳制造電感器的方法中，可通過簡單的制造工藝?yán)檬┲圃靸?nèi)電極，可通過重復(fù)將電力施加到電極的步驟來進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0078]可利用胺通過另外地使氧化石墨烯或還原氧化石墨烯改性而將圖案形成在銅電極上，因此，可進(jìn)一步降低成本。
[0079]此外，可在利用電泳制造電感器的方法中設(shè)計多種電感器(例如薄膜型電感器以及多層型電感器等)。
[0080]根據(jù)示例性實(shí)施例，利用具有納米級尺寸的石墨烯形成內(nèi)電極，因此，可制造超小型和超輕型石墨烯電感器?？衫檬┑母呖估瓘?qiáng)度和柔韌性來制造抗外部沖擊的柔性電子裝置。
[0081]根據(jù)示例性實(shí)施例，可制造超小型和超輕型電感器，并且超小型和超輕型電感器可有利于實(shí)施可穿戴式電子裝置。
[0082]根據(jù)示例性實(shí)施例，透明聚合物材料(例如聚乙烯)可用作電感器的片的材料。因此，根據(jù)示例性實(shí)施例的電感器可應(yīng)用于需要光學(xué)透射率的可穿戴式電子裝置中。
[0083]此外，根據(jù)示例性實(shí)施例，由于石墨烯的高強(qiáng)度和電導(dǎo)率，電感器可用在可穿戴式裝置和對各種外部環(huán)境有抵抗力的電子裝置中。
[0084]如上所述，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，可通過利用納米級石墨烯形成內(nèi)電極來制造超小型和超輕型石墨烯電感器。因此，可利用石墨烯的相對高的抗拉強(qiáng)度和柔韌性來制造抗外部沖擊的柔性電子裝置。
[0085]雖然已經(jīng)在上面示出和描述了示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出修改和更改。
【主權(quán)項】
1.一種電感器，包括: 內(nèi)電極，包括包含石墨烯的線圈圖案； 片，具有使內(nèi)電極設(shè)置在其上的表面。2.如權(quán)利要求1所述的電感器，其中，多個內(nèi)電極和多個片設(shè)置為彼此交替地堆疊。3.如權(quán)利要求1所述的電感器，所述電感器還包括穿透所述片的過孔。4.如權(quán)利要求2所述的電感器，所述電感器還包括設(shè)置在電感器的相對的端部上的外電極，以電連接到內(nèi)電極的相對的端部。5.如權(quán)利要求1所述的電感器，其中，所述片包含聚合物復(fù)合物， 所述聚合物復(fù)合物包含非磁性材料和聚合物材料。6.如權(quán)利要求1所述的電感器，其中，所述片包含復(fù)合物材料或復(fù)合物聚合物， 所述復(fù)合物聚合物包含磁性材料和復(fù)合物材料。7.如權(quán)利要求6所述的電感器，其中，所述聚合物材料為聚乙烯(PE)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。8.如權(quán)利要求1所述的電感器，所述電感器還包括由磁性材料形成的間隙層。9.一種制造電感器的方法，所述方法包括如下步驟: 通過將石墨烯分散在水溶液中形成石墨烯混合溶液； 制備陽極電極和陰極電極，線圈圖案形成在所述陽極電極和陰極電極上； 將陽極電極和陰極電極插入到石墨烯混合溶液中； 通過將電力施加到陽極電極和陰極電極來形成內(nèi)電極，其中，石墨烯包含在內(nèi)電極的線圈圖案中。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成石墨烯混合溶液的步驟包括將氧化石墨烯分散在水溶液中。11.如權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括將石墨烯與胺基反應(yīng)以使石墨烯改性的步驟。12.如權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括的步驟: 制備片； 將內(nèi)電極轉(zhuǎn)移到片上。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，將多個內(nèi)電極和多個片設(shè)置為彼此交替地堆疊。14.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括在片的相對的端部上設(shè)置外電極以電連接到內(nèi)電極的端部的步驟。
【文檔編號】H01F41/00GK105825993SQ201610011986
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】金明基
【申請人】三星電機(jī)株式會社