專利名稱：能夠顯著抑制流經(jīng)電子元件的高頻電流的散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱器，它用于散發(fā)處于激發(fā)狀態(tài)的電子元件所產(chǎn)生的熱量，以防止該電子元件的溫度升高，它粘附在該電子元件本身上或者粘附在其上安裝有電子元件的電路板或外殼上。
在電子通信領(lǐng)域使用其上安裝有各種電子元件的電子裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。這些電子元件一般安裝在配備有導(dǎo)電圖案的電路板上。
這些電子元件可以是各種半導(dǎo)體有源器件，包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，微處理器(MPU)，中央處理單元(CPU)和圖像處理器算法邏輯單元(IPALU)。一般，這些半導(dǎo)體有源器件都在高頻下使用并以高速方式運(yùn)行。為此，這些半導(dǎo)體有源器件根據(jù)一定電路布局高度集成，且備有多個(gè)接線端(一般稱為引線框)，以用于信號(hào)處理，以便形成半導(dǎo)體集成電路器件的芯片(IC)或半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路器件的芯片(LSI)。
所述類型的半導(dǎo)體有源器件具有很高的運(yùn)行速度和信號(hào)處理速度。為了執(zhí)行基于進(jìn)一步集成結(jié)構(gòu)的高速運(yùn)行，所述器件經(jīng)設(shè)計(jì)成在幾十MHz和幾GHz之間的頻帶的高頻下使用。相應(yīng)地，就需要進(jìn)一步提高安裝在該半導(dǎo)體有源器件上的散熱器的散熱效率。
同時(shí)，如果半導(dǎo)體有源器件使用這樣的高頻(在幾十MHz和幾GHz之間的頻帶內(nèi))，高頻(諧波)電流會(huì)流過半導(dǎo)體有源器件的接線端和散熱器本身。高頻電流可能會(huì)被傳到其他電子元件、具有接線端的信號(hào)通道或其上安裝有電氣/電子元件的儀器和裝置。該高頻電流就成為產(chǎn)生電磁干擾的一個(gè)因素，電磁干擾會(huì)對(duì)電子元件的運(yùn)行有負(fù)面影響，導(dǎo)致運(yùn)行錯(cuò)誤或使電子元件的基本功能劣化。因此，必須消除或抑制這種高頻電流。
但是，在現(xiàn)有的電子元件或散熱器中，沒有充分考慮阻止高頻電流的防范措施。因此，防止高頻電流所導(dǎo)致的電磁干擾是比較困難的。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高頻電流抑制型的散熱器，它能夠充分而顯著地抑制高頻電流，防止甚至在幾十MHz和幾GHz之間的頻帶內(nèi)的高頻下使用電子元件的情況下出現(xiàn)電磁干擾。
通過進(jìn)一步的闡述將明白本發(fā)明的其他目的。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器，該散熱器具有朝向電子元件的主表面；它還包括安裝在主表面上的高頻電流抑制器，用于衰減流經(jīng)散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間的頻帶內(nèi)的高頻電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器，該散熱器具有朝向電子元件的主表面；它還包括安裝在主表面上的高頻電流抑制器，用于衰減流經(jīng)散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流，以及導(dǎo)熱性能良好并且在該高頻電流抑制器上形成的導(dǎo)熱片。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器，該散熱器具有朝向電子元件的主表面；它還包括安裝在主表面上的高頻電流抑制器，用于衰減流經(jīng)散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流，以及電絕緣性能良好并且在該高頻電流抑制器上形成的絕緣片。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器，該散熱器具有朝向電子元件的主表面；它還包括安裝在主表面上的高頻電流抑制器，用于衰減流經(jīng)散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流；該高頻電流抑制器由包括M,X和Y的磁性合成物的磁物質(zhì)制成，其中M是包括Fe,Co和/或Ni的金屬磁性材料，X是不同于M和Y的一種或多種元素，Y則是F,N和/或O；M-X-Y磁性合成物的成分中具有這樣的M濃度，使得M-X-Y磁性合成物的飽和磁化強(qiáng)度是僅僅包含M的磁性材料的金屬塊的飽和磁化強(qiáng)度的35-80％；該磁性合成物的相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分μ”在0.1-10千兆赫(GHz)的頻率范圍內(nèi)具有最大值μ”max。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器的側(cè)視圖；圖1B是說明圖1A中散熱器安裝在電路板上的狀態(tài)的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器安裝在電路板上時(shí)的側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器的側(cè)視圖；圖5是說明M-X-Y磁性合成物的粒狀結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6A是說明實(shí)例中所應(yīng)用的濺射裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6B是說明實(shí)例中所應(yīng)用的汽相淀積裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是說明實(shí)例1中薄膜樣品1的磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性的圖表；圖8是說明實(shí)例2中薄膜樣品2的磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性的圖表；圖9是說明對(duì)比實(shí)例1中對(duì)比樣品1的磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性的圖表；圖10是用于測(cè)試磁性樣品的噪聲抑制效果的測(cè)試裝置的示意圖和透視圖；圖11A是說明薄膜樣品1的傳輸特性的圖表；圖11B是說明復(fù)合磁性材料薄片的對(duì)比樣品的傳輸特性的圖表；圖12A是說明了作為噪聲抑制器的磁性材料的長(zhǎng)度為l的分布常數(shù)電路；圖12B是圖12A中單位長(zhǎng)度Δl的分布常數(shù)電路的等效電路；圖12C是圖12A中長(zhǎng)度為l的分布常數(shù)電路的等效電路；
圖13A是說明實(shí)例1中薄膜樣品1的等效電阻R的頻率響應(yīng)特性的圖表；圖13B是說明復(fù)合磁性材料薄片的對(duì)比樣品的等效電阻R的頻率響應(yīng)特性的圖表；參照?qǐng)D1A，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器予以說明。
圖1A中所示的散熱器包括按預(yù)定間隔布局的多個(gè)翼片1a；其主表面或上表面與翼片1a一端固定的基板1b；以及以薄膜形式敷設(shè)在基板1b的另一面或下表面的高頻電流抑制器2。
參照?qǐng)D1B，圖1中的散熱器1安裝在印刷電路板4上。印刷電路板4具有一個(gè)安裝有作為電子元件半導(dǎo)體集成電路器件5的主表面或上表面。在該半導(dǎo)體集成電路器件5的周圍，以薄膜的形式形成高頻電流抑制器3。散熱器1安裝在電路板4上，使得高頻電流抑制器2與半導(dǎo)體集成電路器件5和高頻電流抑制器3接觸。這樣，散熱器1安裝在印刷電路板4上，同時(shí)半導(dǎo)體集成電路器件5的上表面和周邊表面被高頻電流抑制器2和3覆蓋。
高頻電流抑制器2通過粘合劑或雙面粘合帶分別與半導(dǎo)體集成電路器件5和高頻電流抑制器3中每一個(gè)粘合。高頻電流抑制器2和3中每一個(gè)是薄膜磁性物質(zhì)，且在小于幾十MHz的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)導(dǎo)電性。
通過這種結(jié)構(gòu)，即使在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻下使用半導(dǎo)體集成電路器件5，高頻電流抑制器2和3也可以充分且顯著地衰減流經(jīng)半導(dǎo)體集成電路器件5和散熱器1本身的高頻電流。因此，可實(shí)現(xiàn)防止發(fā)生電磁干擾，并消除電磁干擾的負(fù)面影響。這樣，高頻電流抑制器2和3的組合可以用來衰減流經(jīng)散熱器1本身且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流。
參照?qǐng)D2，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器予以說明。相同的部件將以相同的標(biāo)號(hào)表示，而不再累述。
在圖2所示的散熱器1中，基板1b在其下表面設(shè)置有凹形部分6，用于容納半導(dǎo)體集成電路器件5。在包括凹形部分6的基板1b的下表面上，以薄膜的形式形成高頻電流抑制器2。當(dāng)散熱器1固定在電路板4上時(shí)，凹形部分6朝向半導(dǎo)體集成電路器件5。這樣，半導(dǎo)體集成電路器件5的上表面或周邊表面就只覆蓋著高頻電流抑制器2。因此，無需在電路板4上形成高頻電流抑制器。
高頻電流抑制器2通過粘合劑或雙面粘合帶與半導(dǎo)體集成電路器件5和電路板4中的每一個(gè)粘合。
通過這種結(jié)構(gòu)，即使在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻下使用半導(dǎo)體集成電路器件5，高頻電流抑制器2也可以充分且顯著地衰減流經(jīng)半導(dǎo)體集成電路器件5和散熱器1本身的高頻電流。因此，可實(shí)現(xiàn)防止發(fā)生電磁干擾，并消除電磁干擾的負(fù)面影響。這樣，高頻電流抑制器2可以單獨(dú)地用來衰減流經(jīng)散熱器1本身且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流。
參照?qǐng)D3，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器予以說明。相同的部件將以相同的標(biāo)號(hào)表示，而不再累述。
在圖3所示的散熱器1中，形成在基板1b的下表面的高頻電流抑制器2配備有導(dǎo)熱片7，該薄片固定在高頻電流抑制器2的下表面且具有較好導(dǎo)熱性能。導(dǎo)熱片7通過粘合劑或雙面粘合帶與高頻電流抑制器2粘合。
通過這種結(jié)構(gòu)，也可以獲得上述的效果。除此以外，由于有導(dǎo)熱片7，促進(jìn)了散熱器1的熱傳遞。從而，提高了散熱性能。
參照?qǐng)D4，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的高頻電流抑制型散熱器予以說明。相同的部件將以相同標(biāo)號(hào)表示，而不再累述。
在圖4所示的散熱器1中，形成在基板1b的下表面的高頻電流抑制器2配備有絕緣片8，如聚酰亞胺薄膜，該薄片粘附在高頻電流抑制器2的下表面且具有較好電絕緣性能。絕緣片8通過粘合劑或雙面粘合帶與高頻電流抑制器2粘合。
高頻電流抑制器2和3可以采用濺射或汽相淀積方法形成。除上述濺射或汽相淀積外，也可以采用化學(xué)汽相淀積(CVD)，離子束淀積，氣體淀積和圖形轉(zhuǎn)移(pattern fransfer)的方法來制成高頻電流抑制器2和3。
高頻電流抑制器2和3中的每一個(gè)是薄膜磁性物質(zhì)，厚度在0.3到20μm之間，且在小于幾十MHz的頻率范圍內(nèi)才呈現(xiàn)導(dǎo)電性。
高頻電流抑制器2和3的材料，可以采用窄帶磁損耗材料，它含有M-X-Y合成物，其混合成分包括M(M為Fe,Co和Ni中至少一種)，Y(Y為F,N和O中至少一種)以及X(X為非M和Y中包含的成分的至少一種元素)，它具有以頻率與相對(duì)磁導(dǎo)率的相對(duì)于實(shí)數(shù)部分μ’的虛數(shù)部分μ”之間的關(guān)系給出的磁導(dǎo)率特性，使得在100MHz和10GHz之間頻率范圍內(nèi)就存在虛數(shù)部分μ”的最大值μ”max(可以稱為磁損項(xiàng)magnetic loss term)，且相對(duì)帶寬bwr不大于200％，其中相對(duì)帶寬bwr通過以下方法獲得提取這樣兩個(gè)頻率點(diǎn)之間的頻帶寬度，在這兩個(gè)頻率點(diǎn)上μ”的值是最大值μ”max的50％，并且按照其中心頻率將所述帶寬歸一化。此處假定窄帶磁損耗材料的飽和磁化強(qiáng)度是只包含成分M的金屬磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度的80％到60％之間，其直流電阻在100μΩ·cm到700μΩ·cm之間。
作為高頻電流抑制器4a,4b和5中每一種的材料，還可以采用寬帶磁損耗材料，它含有M-X-Y合成物，其混合成分包括M(M為Fe,Co和Ni中至少一種)，Y(Y為F,N和O中至少一種)以及X(X為非M和Y成分的至少一種元素)，它具有以頻率與相對(duì)磁導(dǎo)率的相對(duì)于實(shí)數(shù)部分μ’的虛數(shù)部分μ”之間的關(guān)系給出的磁導(dǎo)率特性，使得在100MHz和10GHz之間頻率范圍內(nèi)存在虛數(shù)部分μ”的最大值μ”max，且相對(duì)帶寬bwr不小于150％，其中相對(duì)帶寬bwr通過以下方法獲得提取這樣兩個(gè)頻率點(diǎn)之間的頻帶寬度，在這兩個(gè)頻率點(diǎn)上μ”的值是最大值μ”max的50％，并且按照其中心頻率將所述帶寬歸一化。此處假定寬帶磁損耗材料的飽和磁化強(qiáng)度是只包含成分M的金屬磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度的60％到35％之間，其直流電阻在500μΩ·cm以上。
在用作高頻電流抑制器4a,4b和5的窄帶和寬帶磁損耗材料中，成分X都至少包含C,B,Si,Al,Mg,Ti,Zn,Hf,Sr,Nb,Ta以及稀土元素中的一種。成分M以粒狀結(jié)構(gòu)存在，其中成分M的顆?；蚓Я７稚⒃诔煞諼和Y的混合物基質(zhì)中。顆粒的平均粒度在1nm到40nm之間。窄帶或?qū)拵Т艙p耗材料具有47400A/m以下的各向異性磁場(chǎng)。窄帶或?qū)拵Т艙p耗材料的合成物M-X-Y最好為Fe-Al-O合成物或Fe-Si-O合成物。
先前，已經(jīng)對(duì)作為電子元件的半導(dǎo)體集成電路器件的情況予以說明。然而，本發(fā)明還適用于電子元件為其他種類半導(dǎo)體有源器件的情況，例如半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路器件，邏輯電流器件(如微處理器)，中央處理單元，圖像處理算法邏輯單元等等。
散熱器可以固定在安裝有電子元件的電路板或外殼上。
在這兩種情況中，高頻電流抑制器2和3中的每一種采用薄膜磁性物質(zhì)，后者的體積小且是具有很大的相對(duì)磁導(dǎo)率虛數(shù)部分(即，“磁損項(xiàng)”)μ”的磁損耗材料。作為可以延長(zhǎng)磁損項(xiàng)的磁性物質(zhì)，常見的是粒狀磁性材料。特別是在粒狀磁性材料中磁性金屬粒子的濃度在特定范圍內(nèi)的情況下，在高頻區(qū)域可以獲得良好的磁損耗特性。
接下來，將針對(duì)M-X-Y磁性合成物的粒狀結(jié)構(gòu)和加工方法予以說明。
參見圖5，其中示意地示出M-X-Y磁性合成物的粒狀結(jié)構(gòu)，金屬磁性材料M的顆粒11均勻地分布在由X和Y構(gòu)成的基質(zhì)12中。
參照?qǐng)D6A，使用所顯示的濺射裝置來產(chǎn)生如下實(shí)例和對(duì)比實(shí)例中樣品。濺射裝置具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)且包括真空容器20、遮檔板21，氣氛氣體源22，基片或玻璃板23，芯片24(X或X-Y)，目標(biāo)鍍件25(M),RF電源以及真空泵27。氣氛氣體源22和真空泵27與真空容器20相連?；?3面向其上設(shè)置有芯片24的目標(biāo)鍍件25。遮檔板21設(shè)置在基片21的前面。RF電源26與目標(biāo)鍍件25連接。
參照?qǐng)D6B，使用所顯示的汽相淀積裝置來制備下列實(shí)例和對(duì)比實(shí)例中樣品。類似于濺射裝置的汽相淀積具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并且具有真空容器20、氣氛氣體源22以及真空泵27，只是另外還有一個(gè)具有材料(X-Y)的坩堝28，以替代芯片24、目標(biāo)鍍件25和RF電源26。
實(shí)例1使用圖6A中所示的濺射裝置按照表1的濺射條件在玻璃板上制作M-X-Y磁性合成物的薄膜。
表1
制成的薄膜樣品1借助熒光X射線光譜儀進(jìn)行分析，被確認(rèn)為合成物Fe72Al11O17的薄膜。薄膜樣品1，厚度為2.0微米(μm)，直流比電阻為530微歐姆厘米(μΩcm)，各向異性磁場(chǎng)(HK)為18奧斯特(Oe)，以及飽和磁化強(qiáng)度(Ms)為16,800高斯。
薄膜樣品1的飽和磁化強(qiáng)度與金屬磁性材料M本身的百分比{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100為72.2％。
為了測(cè)量磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性，把薄膜樣品1做成帶狀物并將其插入線圈中。在施加偏置磁場(chǎng)的情況下，對(duì)加到該線圈的交流電流的頻率變化所對(duì)應(yīng)的該線圈的阻抗變化進(jìn)行測(cè)量。對(duì)應(yīng)于偏磁場(chǎng)的不同值，進(jìn)行多次測(cè)量。根據(jù)所測(cè)得頻率變化對(duì)應(yīng)的阻抗變化，計(jì)算出磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性(μ”-f響應(yīng)特性)，如圖7所示。圖7中要注意的是，相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分具有一個(gè)峰值或最大值(μ”max)且在該峰值的兩邊迅速下落。說明該最大值(μ”max)的固有諧振頻率(f(μ”max))約為700MHz。根據(jù)該μ”-f響應(yīng)特性，相對(duì)帶寬bwr被確定為兩個(gè)頻率點(diǎn)之間的帶寬與所述帶寬的中心頻率的百分比，該帶寬將相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分顯示為最大值μ”max的半值μ”50。該相對(duì)帶寬bwr是148％。實(shí)例2在類似于實(shí)例1只是改用150個(gè)Al2O3芯片的條件下，在玻璃板上形成薄膜樣品2。
制成的薄膜樣品2借助熒光X射線光譜儀進(jìn)行分析，被確認(rèn)為合成物Fe44Al22O34的薄膜。薄膜樣品2，厚度為1.2微米(μm)，直流比電阻為2400微歐姆厘米(μΩcm)，各向異性磁場(chǎng)(HK)為120Oe，以及飽和磁化強(qiáng)度(Ms)為9600高斯。要注意的是，薄膜樣品2的比電阻較薄膜樣品1的高。
薄膜樣品2的飽和磁化強(qiáng)度與金屬磁性材料M本身的磁化強(qiáng)度的百分比{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100為44.5％。
薄膜樣品2的μ”-f響應(yīng)特性也是通過與樣品1的類似的方式獲得，如圖8所示。要注意的是，與薄膜樣品1中的情況類似，該峰值也有很高的值。但是，該峰值處的頻率點(diǎn)或固有諧振頻率約為1GHz，而相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分在該峰值的兩邊逐漸下落，這樣，該μ”-f響應(yīng)特性就具有寬帶的特性。
按照與實(shí)例1中的類似的方式，將薄膜樣品2的相對(duì)帶寬bwr確認(rèn)為181％。
對(duì)比實(shí)例1在類似于實(shí)例1只是改用90個(gè)Al2O3芯片的條件下，在玻璃板上形成對(duì)比樣品1。
制成的對(duì)比樣品1借助熒光X射線光譜儀進(jìn)行分析，被確認(rèn)為合成物Fe86Al6O8的薄膜。對(duì)比樣品1，厚度為1.2微米(μm)，直流比電阻為74微歐姆厘米(μΩ·cm)，各向異性磁場(chǎng)(Hk)為22Oe，飽和磁化強(qiáng)度(Ms)為18,800高斯，以及對(duì)比樣品1與金屬材料M本身的飽和磁化強(qiáng)度的百分比率{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100為85.7％。
通過與樣品1的類似的方式獲得對(duì)比樣品1的μ”-f響應(yīng)特性，如圖9所示。圖9中要注意的是，對(duì)比樣品1的相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分μ”在10MHz附近存在很高的峰值；但是，在超過10MHz的較高頻率的范圍迅速下降?？梢酝茰y(cè)這種降低的情況是由于較低的比電阻的原因而產(chǎn)生渦流電流所致。
對(duì)比實(shí)例2在類似于實(shí)例1只是改用200個(gè)Al2O3芯片的條件下，在玻璃板上形成對(duì)比樣品2。
制成的對(duì)比樣品2借助熒光X射線光譜儀進(jìn)行分析，被確認(rèn)為合成物Fe19Al34O47的薄膜。對(duì)比樣品2，厚度為1.3微米(μm)，直流比電阻為10,500微歐姆厘米(μΩ·cm)。
對(duì)比樣品1的磁性特征呈現(xiàn)超順磁性。
實(shí)例4使用圖6A的濺射裝置按照表2的濺射條件通過反應(yīng)濺射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物薄膜。N2的分壓力比為20％。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品4。
表2
薄膜樣品4的屬性在表3中顯示。
表3
實(shí)例5使用圖6A的濺射裝置按照表4中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品5。
表4
薄膜樣品5的屬性在表5中顯示。
表5
實(shí)例6使用圖6A的濺射裝置按照表6的濺射條件通過反應(yīng)濺射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。N2的分壓力比為10％。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品6。
表6
薄膜樣品6的屬性在表7中顯示。
表7
實(shí)例7用圖6A的濺射裝置按照表8中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品7。
表8
薄膜樣品7的屬性在表9中顯示。
表9
買例8使用圖6A的濺射裝置按照表10中所示的濺射條件通過反應(yīng)濺射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。N2的分壓力比為10％。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品8。
表10
薄膜樣品8的屬性在表11中顯示。
表11
實(shí)例9使用圖6A的濺射裝置按照表12中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品9。
表12
薄膜樣品9的屬性在表13中顯示。
表13
實(shí)例10使用圖6A的濺射裝置按照表14中所示的濺射條件通過反應(yīng)濺射法，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。O2的分壓力比為15％。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品10。
表14
薄膜樣品10的屬性在表15中顯示。
表15
實(shí)例11使用圖6A的濺射裝置按照表16中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品11。
表16
薄膜樣品11的屬性在表17中顯示。
表17
實(shí)例12使用圖6A的濺射裝置按照表18中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品12。
表18
薄膜樣品12的屬性在表19中顯示。
表19
實(shí)例13使用圖6A的濺射裝置按照表20中所示的濺射條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品13。
表20
薄膜樣品13的屬性在表21中顯示。
表21
實(shí)例14使用圖6B的汽相淀積裝置按照表22的條件，在玻璃板上形成M-X-Y磁性合成物的薄膜。所述薄膜在300℃，真空中和磁場(chǎng)下經(jīng)過兩個(gè)小時(shí)的熱處理，而獲得薄膜樣品14。
表22
薄膜樣品14的屬性在表23中顯示。
表23
現(xiàn)在將描述關(guān)于使用圖10所示的測(cè)試儀器所進(jìn)行的有關(guān)樣品薄膜和對(duì)比樣品的噪聲抑制效果的測(cè)試。
測(cè)試片是薄膜樣品1，尺寸為20mm×20mm×2.0μm。為了進(jìn)行比較，已知合成磁性材料的薄片尺寸為20mm×20mm×1.0mm，含有聚合物的合成磁性材料和片狀磁金屬粉分散在該聚合物中。磁性金屬粉含有Fe,Al和Si。該合成磁性材料具有在準(zhǔn)微波范圍內(nèi)的磁導(dǎo)率分布，并且在約700MHz的頻率處具有相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分最大值。表24顯示的是測(cè)試片和對(duì)比測(cè)試片兩者的磁特性。
表24
從表24可以看出，就相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分的最大值的比較，薄膜樣品1約為對(duì)比測(cè)試片的600倍。由于噪聲抑制效果一般是根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分最大值μ”max的乘積(μ”max×δ)的值以及測(cè)試片厚度δ來評(píng)估的，所以合成磁性材料的對(duì)比測(cè)試片的厚度選擇1mm，這樣兩個(gè)測(cè)試片可有相似值(μ”max×δ)。
參照?qǐng)D10，測(cè)試儀器包括具有兩個(gè)端口的微帶線61；連接到所述兩個(gè)端口的同軸電纜62以及跨接所述兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)分析器(未顯示)。微帶線61長(zhǎng)度為75mm，特征阻抗為50ohm。測(cè)試片63設(shè)置在微帶線61的區(qū)域64，這樣就對(duì)傳輸特性S21進(jìn)行測(cè)量。關(guān)于薄膜樣品1和對(duì)比樣品的S21的頻率響應(yīng)特性分別顯示在圖11A和11B中。
對(duì)于使用薄膜樣品1的情況，圖11A中要注意的是，S21在100MHz以上的區(qū)域下降，在頻率2GHz處達(dá)到最小值-10dB，而在2GHz以上的區(qū)域開始上升。另一方面，對(duì)于使用對(duì)比樣品的情況，圖11B中要注意的是，S21逐漸趨于降低，在頻率3GHz處達(dá)到最小值-10dB。
這些結(jié)果說明S21與磁導(dǎo)率頻率分布相關(guān)而噪聲抑制效果與乘積(μ”max×δ)相關(guān)。
現(xiàn)在，如果磁性樣品制成如圖12A所示的長(zhǎng)度為l的分布常數(shù)電路，則可根據(jù)傳輸特性S11和S21計(jì)算單位長(zhǎng)度Δl的等效電路，如圖12B所示。這樣，根據(jù)單位長(zhǎng)度Δe的等效電路就得到長(zhǎng)度為l的等效電路，如圖12C所示。磁性樣品的等效電路包括串聯(lián)的電感L和電阻R，以及并聯(lián)的電容C和電導(dǎo)G，如圖12C所示。據(jù)此可發(fā)現(xiàn)，在微帶線上設(shè)置磁性物質(zhì)所導(dǎo)致的微帶線的傳輸特性的變化主要決定于加入的串聯(lián)等效電阻R。
鑒于上述情況，對(duì)該等效電阻R的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行測(cè)量。對(duì)應(yīng)于薄膜樣品1和對(duì)比樣品，測(cè)得的數(shù)據(jù)分別如圖13A和13B所示。這些數(shù)字中要注意的是，等效電阻R在準(zhǔn)微波范圍內(nèi)逐漸降低，且在3GHz附近約為60ohm?？砂l(fā)現(xiàn)，等效電阻R的頻率相關(guān)性不同于1GHz附近具有最大值的相對(duì)磁導(dǎo)率虛數(shù)部分的頻率相關(guān)性?？赏茰y(cè)出，這種差異將取決于所述產(chǎn)品與樣品長(zhǎng)度與波長(zhǎng)的比率逐漸增加。
權(quán)利要求
1．一種用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器，所述散熱器具有朝向所述電子元件的主表面；它還包括粘附在所述主表面的高頻電流抑制器、用于衰減流經(jīng)所述散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流。
2．權(quán)利要求1的散熱器，其特征在于還包括具有所述主表面以及與所述主表面相對(duì)的相對(duì)面的基板；以及多個(gè)從所述相對(duì)面豎立且以預(yù)定間隔分布的翼片，所述翼片與所述基板構(gòu)成一個(gè)整體。
3．權(quán)利要求1或2的散熱器，其特征在于通過濺射在所述主表面上淀積所述高頻電流抑制器。
4．權(quán)利要求1或2的散熱器，其特征在于通過汽相淀積在所述主表面上淀積所述高頻電流抑制器。
5．權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述電子元件是一種在高頻下使用且可高速運(yùn)行的半導(dǎo)體有源器件，所述電子元件包括半導(dǎo)體集成電路器件，半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路器件和邏輯電路器件。
6．權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于還包括導(dǎo)熱性能良好的導(dǎo)熱片，并且所述導(dǎo)熱片形成在所述高頻電流抑制器上。
7．權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于還包括絕緣性能良好的絕緣片，并且所述絕緣片形成在所述高頻電流抑制器上。
8．權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于還包括準(zhǔn)備用于粘結(jié)的雙面粘合帶。
9．權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述高頻電流抑制器的厚度在0.3μm和20μm之間。
10．權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述高頻電流抑制器是一種薄膜磁性物質(zhì)。
11．權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述高頻電流抑制器由包含M,X和Y的磁性合成物的磁物質(zhì)制成，其中M是包括Fe,Co和/或Ni的金屬磁性材料，X是不同于M和Y的一種或多種元素，而Y是F,N和/或O；所述M-X-Y磁性合成物的成分中M具有這樣的密集度，使得M-X-Y磁性合成物具有單純M磁性材料的金屬塊35-80％的飽和磁化強(qiáng)度；所述磁性合成物的相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分μ”在0.1-10千兆赫(GHz)的頻率范圍內(nèi)具有最大值μ”max。
12．權(quán)利要求11的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度是單純包含成分M的金屬磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度的80％到60％之間。
13．權(quán)利要求11或12的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的直流電阻在100μΩ·cm到700μΩ·cm之間。
14．權(quán)利要求11的散熱器，其特征在于它具有相對(duì)地寬的頻帶的磁導(dǎo)率頻率響應(yīng)特性，其中所述相對(duì)帶寬bwr在150％以上；所述相對(duì)帶寬bwr被確定為兩個(gè)頻率點(diǎn)之間的帶寬與所述帶寬的中心頻率的百分比，所述帶寬表示相對(duì)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分為最大值μ”max的半值μ”50。
15．權(quán)利要求14的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的飽和磁化強(qiáng)度是單純包含成分M的金屬磁性材料的磁飽和強(qiáng)度的60％到35％之間。
16．權(quán)利要求14或15的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的直流電阻大于500μΩ·cm。
17．權(quán)利要求11-16中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的成分X是從C,B,Si,Al,Mg,Ti,Zn,Hf,Sr,Nb,Ta，以及稀土元素中選擇的至少一種元素。
18．權(quán)利要求11-17中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)的成分M以粒狀結(jié)構(gòu)存在，其中成分M的顆?；蚓Я７稚⒃诔煞諼和Y的混合物基質(zhì)中。
19．權(quán)利要求18的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)這樣構(gòu)成，使得所述粒狀結(jié)構(gòu)中顆粒的平均粒度在1nm到40nm之間。
20．權(quán)利要求11-19中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述磁性物質(zhì)具有47400A/m以下的各向異性磁場(chǎng)。
21．權(quán)利要求11-20中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述M-X-Y合成物是Fe-AI-O的合成物。
22．權(quán)利要求11-20中任何一項(xiàng)的散熱器，其特征在于所述M-X-Y合成物是Fe-Si-O的合成物。
全文摘要
在用于散發(fā)電子元件所產(chǎn)生熱量的散熱器(1)中，高頻電流抑制器(2)粘附在散熱器的面朝電子元件的主表面上。所述高頻電流抑制器用于衰減流經(jīng)所述散熱器且頻率在幾十MHz和幾GHz之間頻帶內(nèi)的高頻電流。最好在所述高頻電流抑制器上形成導(dǎo)熱片。還可在所述高頻電流抑制器上形成絕緣片。
文檔編號(hào)H01L23/373GK1316775SQ0111656
公開日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者吉田榮吉, 栗倉(cāng)由夫, 小野裕司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東金