提供电感设备，所述电感设备包括螺旋构型的导体和第一层颗粒磁性材料，该颗粒磁性材料含有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒。该无定形陶瓷基质的介电常数在３以上。还提供变压器，其包括芯和第一电感器。该第一电感器包括螺旋构型的第一导体，其包围着该芯的第一部分，和第一层颗粒磁性材料。该变压器进一步包括第二电感器。该第二电感器包括螺旋构型的第二导体，其包围着该芯的第二部分，和第二层颗粒磁性材料。该第一层和第二层颗粒磁性材料含有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒。该无定形陶瓷基质的介电常数在３以上。
【技术实现步骤摘要】
含有颗粒磁性材料的电感设备第1/11页相关申请的交叉参考0001本申请在35 U.S.C. § 119款下要求2007年3月28日提 交的第60/907,303号美国临时申请的优先权，其名称为SOFT MAGNETIC ALLOY THIN FILMS FOR INTEGRATED INDUCTORS, TRANSFORMERS AND OTHER HIGH FREQUENCY APPLICATION(软磁合金薄膜，其用于集成电感器、变压器及其它高频应用)，其公 开内容在此以引用的方式引入其全部，用于所有目的。关于联邦政府资助的研究或开发的声明0002不适用。
0003本专利技术总体上涉及电感设备，具体地涉及具有颗粒磁性 材料的电感设备。
技术介绍
0004经常提供具有磁性材料薄膜的芯片上(on-chip)和封装 上(on-package)的集成电感器，以提高其电感(感应系数)。当高磁 导率磁性材料被置于带电流的导体附近时，导体内的电感随着相对磁 导率因子/^而增加。如果该相对磁导率是实数(即没有显示出任何的 磁损耗)，那么电感的增加可以相当大。0005在更高频的应用(例如在大约1GHz以上操作)中，用 在这些集成设备中的磁性材料经历磁损耗的增加(例如相对磁导率的 虚部增加)。磁性材料中的涡电流促使这些高频磁损耗，因为它们对阻 尼效应贡献颇大。这些涡电流是磁性材料具有不够高的电阻率的结果。尽管一些无定形磁性合金具有更高的电阻率，但这是以更低的磁化强 度为代价(因此在电感应用中具有更低的性能)。因此，为了提高集成 电感器、变压器及类似物的高频性能，期望提供具有高电阻率以及高 磁化强度的磁性材料，以用于这些领域。
技术实现思路
0006根据本专利技术的一个方面，提供颗粒磁性合金膜以用于集 成电感器、变压器及其它高频设备。这些膜包括嵌入在具有高介电常 数的化学计量陶瓷无定形基质里的众多磁性颗粒。这种结构允许集成 电感器被设计成具有更小的体积以及增加的电感系数和Q因子。0007根据本专利技术的一个实施方式，电感设备包括螺旋构型的 导体和第一层颗粒磁性材料，颗粒磁性材料含有嵌入在无定形陶瓷基 质里的众多磁性颗粒。该无定形陶瓷基质的介电常数在3以上。0008根据本专利技术的另一个实施方式，集成设备包括第一电感 器迹线(inductortrace)和第一层颗粒磁性材料，颗粒磁性材料具有嵌 入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒。该无定形陶瓷基质的介电常 数在3以上。0009根据本专利技术的另一个实施方式，变压器包括芯和第一电 感器。该第一电感器包括螺旋构型的第一导体，其包围着该芯的第一 部分，和第一层颗粒磁性材料。该变压器进一步包括第二电感器。该 第二电感器包括螺旋构型的第二导体，其包围着该芯的第二部分，和 第二层颗粒磁性材料。该第一层和第二层颗粒磁性材料含有嵌入在无 定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒。该无定形陶瓷基质的介电常数在3 以上。0010应当理解的是，前述的本
技术实现思路
和下面的详述都是示 例性和解释性的，旨在进一步解释要求保护的本专利技术。附图说明0011附图被包括以有助于进一步理解本专利技术并且被并入而且构成本说明书的一部分，其阐释了本专利技术的实施方式并且与本说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中0012图1阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器；0013图2阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器的部分 截面图；0014图3阐明了根据本专利技术的一个实施方式的颗粒磁性合金 的俯视图，所述颗粒磁性合金具有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁 性颗粒；0015图4阐明了根据本专利技术的一个实施方式的颗粒磁性合金 的透视图，所述颗粒磁性合金具有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁 性颗粒；0016图5阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器；0017图6阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器；0018图7阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器的部分 截面图；0019图8阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器；0020图9阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器的部分 截面图；0021图IO阐明了根据本专利技术的一个实施方式的变压器的部分 截面图；具体实施方式0022在下面的详述中，提出许多具体细节以全面理解本专利技术。 然而，对于本领域的一名普通技术人员来说显而易见的是，本专利技术可 以在缺少这些具体细节中的一些的情况下实施。在其它情况下，众所 周知的结构和技术没有详细列出，以避免使本专利技术不必要的模糊不清。0023图1阐明了根据本专利技术的一个实施方式的电感器100。电 感器IOO，其被置于硅基底104上，包括导体IOI，其为螺旋构型并且 终止于导体引线103。如本领域一名技术人员将容易理解的，可以通过 本领域技术人员所知的许多方法中的任何一种来提供导体101，例如， 举例来说，光刻法。在这点上，导体在本文被称为电感器迹线。0024电感器100进一步包括颗粒磁性合金层102，其被置于导 体101部分的上方。图2在横切面中阐明了根据本专利技术的一个实施方 式的颗粒磁性合金层102与导体101之间一种可能的空间关系。颗粒 磁性合金层102被置于介电层105的上方，导体101的各圈被置于介 电层105中。因此介电层105被夹在颗粒磁性合金层102与基底104 之间。在一个方面，层102和105形成一层或多层薄膜(例如厚度在 大约1微米以下的膜)。0025在本专利技术的一个方面中，每个颗粒磁性合金层102是软 磁材料，其包括嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒，如图3中 所详细阐明的。根据一方面，软磁材料的特征在于高磁导率、高饱和 磁化强度或饱和磁电感、高剩余磁化强度或剩余磁感应、低矫顽磁性 和低磁滞损耗。软磁材料另外的期望特征可包括高居里温度和/或低磁 致伸縮。具有无定形相的陶瓷基质被用于颗粒磁性合金中，因为无定 形相显示出比结晶相更高的电阻率，这是由于典型地晶体相里的晶粒 边界促进电子导电。根据本专利技术的另一个方面，颗粒磁性合金层不限 于软磁材料，可以是另一类型的材料。仍是根据本专利技术的另一个方面， 颗粒磁性层可以是非合金材料。0026在本专利技术的一个方面中，该陶瓷基质可以包括例如化学 计量材料(例如，如果该陶瓷材料是氧化硅，氧与硅的比值将是整数 比例，举例来说2:1，而不是1.8:1)。在该陶瓷相里的任何非化学计量 将由电子(n型)或空穴(p型)补偿，因此将引起电阻率大幅度降低 (并且在高频时伴随着更高的涡流损耗)。此外，非化学计量可产生顺 磁电荷中心(例如E'-型等)，其将增加颗粒磁性合金的电导率，并且 因此增加了磁损耗。在反应溅射方法(即在氧存在下)中使用合适选 择的溅射靶(即具有期望氧量的靶)，任何潜在的非化学计量可以被补 偿。0027在图3中，颗粒磁性合金层102以部分截面图加以阐明， 以便位于无定形陶瓷基质102a里的各个磁性颗粒102b可见。每个磁 性颗粒102b在至少一维上其横截面大小在5至50纳米之间(例如柱 形颗粒在一个方向上可具有的横截面大小在5至50纳米之间，但是在 柱方向上可以更长)。这种微结构降低了非颗粒状磁性膜所经历的不期 望的涡流损耗，因此显著增加了其在高频应用中的电感(及其Q因子， 因为Q因子是电感的函数)。0028根据本专利技术的一个方面，无定形陶瓷基质102a本文档来自技高网...
【技术保护点】
电感设备，其包括： 螺旋构型的导体；和 第一层颗粒磁性材料，其含有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒，所述无定形陶瓷基质的介电常数在３以上。
【技术特征摘要】
US 2007-3-28 60/907,303;US 2007-7-11 11/822,9181.电感设备，其包括螺旋构型的导体；和第一层颗粒磁性材料，其含有嵌入在无定形陶瓷基质里的众多磁性颗粒，所述无定形陶瓷基质的介电常数在3以上。2. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述导体的至少一部分 被置于所述第一层颗粒磁性材料内。3. 根据权利要求l所述的电感设备，其进一步包括 介电材料层，所述导体的至少一部分被置于其中，其中所述第一层颗粒磁性材料被结合到所述介电材料层。4. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述第一层颗粒磁性材 料具有100 AtQcm以上的电阻率。5. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述螺旋被置于第一平 面上，所述第一平面与所述第一层颗粒磁性材料所置于的第二平面平 行。6. 根据权利要求5所述的电感设备，其进一步包括第二层颗粒磁性材料，其具有嵌入在第二无定形陶瓷基质里的第二众多磁性颗粒，所述第二无定形陶瓷基质的介电常数在3以上，其中所述第二层颗粒磁性材料被置与所述第一和第二平面平行的第三平面上，和其中所述第二和第三平面位于所述第一平面的相对面上。7. 根据权利要求6所述的电感设备，其中所述第二层颗粒磁性材 料和所述第一层颗粒磁性材料通过至少一个磁性通道连接。8. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述第一层颗粒磁性材 料的厚度在大约l微米以下。9. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述众多磁性颗粒中的 每一个的横截面大小在5 nm和50 nm之间。10. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述无定形陶瓷基质在 三维上被连续地连接。11. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述无定形陶瓷基质按 体积计算占所述第一层颗粒磁性材料的10%以上。12. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述无定形陶瓷基质是 化学计量的。13. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述众多磁性颗粒包括 至少50原子％的选自下述的材料钴(Co)、铁(Fe)、镍(NO及其任意组合。14. 根据权利要求1所述的电感设备，其中所述众多磁性颗粒包括 至少50原子％的选自下述的材料Co、 CoTaZr、 CoNbZ...
【专利技术属性】
技术研发人员：A达斯，李辛华，MG拉辛，
申请(专利权)人：贺利氏有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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