專利名稱：用于電力處理應(yīng)用的微型磁性裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型磁性裝置，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于電力處理應(yīng)用的微型磁性裝置，該裝置的制造方法及采用該裝置的電力處理電路。
磁性裝置包括一個(gè)和導(dǎo)體線圈耦合的磁芯，從而使得磁通量在圍繞磁芯的閉合回路中流動。磁性裝置通常為EE型結(jié)構(gòu)或螺旋管形幾何形狀。EE型磁性裝置中，磁芯的第一和第二芯部分圍繞著導(dǎo)體線圈。螺旋管形磁性裝置中，導(dǎo)體線圈的第一和第二線圈部分圍繞著磁芯。
微型磁性裝置(例如微型感應(yīng)器或微型變壓器)是微米級的集成電路磁性裝置；該裝置的電磁性能由磁芯和導(dǎo)體線圈提供。過去，微型磁性裝置只適用于低電平信號應(yīng)用(例如記錄頭)。隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在能夠?yàn)橄喈?dāng)大的信號及電力處理應(yīng)用制造微型磁性裝置。例如，可在無線通信設(shè)備的電力系統(tǒng)中采用微型磁性裝置。
盡管許多功率半導(dǎo)體(例如具有鐵氧體磁芯的)已經(jīng)按比例縮小集成到集成電路中了，但是目前感應(yīng)元件還是不連續(xù)的，并且體積較大。當(dāng)然就存在使感應(yīng)元件也小型化的強(qiáng)烈要求。通過將功率半導(dǎo)體中采用的薄膜處理技術(shù)引入鐵磁性材料中，可顯著減小傳統(tǒng)的不連續(xù)鐵磁芯感應(yīng)裝置的尺寸。合金之類的鐵磁性材料的飽和通量密度比鐵氧體高(例如，10-20Kg對3KG)，從而對于給定電感和能量要求減小了磁芯的物理體積。為了限制鐵磁芯材料中的渦流損失，鐵磁芯材料必須被制成非常薄的薄膜。當(dāng)要求的帶厚度低于0.001英寸(即25微米)時(shí)，用傳統(tǒng)的滾動及帶纏繞技術(shù)來處理薄膜鐵磁性材料的費(fèi)用將是很高的。因此用諸如濺射和電鍍之類的其它集成電路表積技術(shù)來生產(chǎn)這樣的薄膜是有利的。
有關(guān)微性磁性裝置制造的另一個(gè)需要考慮的問題是把鐵磁性材料固定在硅基體或類似物上面。具體地說，在鐵磁性材料和與基體結(jié)合的絕緣體之間形成足夠的結(jié)合力是一個(gè)需要考慮的重要問題。許多因素，例如氧化物的形成，熔點(diǎn)溫度，介入的雜質(zhì)，材料間的親合力及界面上的機(jī)械應(yīng)力都會影響薄膜和基體的附著力。例如，薄膜制造工藝中常采用的一種技術(shù)是在基體和薄膜之間的界面上形成氧化物-金屬結(jié)合。可通過在含氧基體(例如玻璃或陶瓷)上采用氧活性金屬(例如鎢或鉻)和難熔金屬(例如鎢或鉭)一起來形成這種氧化物-金屬結(jié)合。至于雜質(zhì)，除去基體上介入的任何雜質(zhì)將是有益的。清除方法在效率方面不同，要求選擇的方法取決于表積工藝除去雜質(zhì)原子的能力。例如，不同的清除技術(shù)可和濺射或電鍍一起被采用。
當(dāng)然，關(guān)于結(jié)合力性質(zhì)需要考慮的根本問題是所采用的材料。盡管人們已經(jīng)試圖解決鐵磁性材料和與基體結(jié)合的絕緣體的附著力問題[例如Charles R.Sullivan和Seth R.Sanders的“用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的高功率密度微變壓器的實(shí)測性能”，IEEE Power Electronics Specialists Conference，第287-294頁，1996年7月，該文在此作為參考文獻(xiàn)]，但是到目前，這個(gè)問題仍然沒有得到解決。因此研究一種能同時(shí)和絕緣體及鐵磁性材料形成結(jié)合力，使得薄膜處理方法可應(yīng)用于感應(yīng)元件的粘結(jié)材料將為電力微型磁性集成電路的引入提供基礎(chǔ)。
于是，本領(lǐng)域所需的是一種用于微型磁性裝置，能夠把鐵磁芯固定到和基體結(jié)合的絕緣體上，從而使得微型磁性裝置能夠處理和電力處理應(yīng)用相關(guān)的越來越迫切的要求的粘結(jié)劑。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處，本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種和具有一個(gè)鐵磁芯的電力微型磁性裝置一起使用的粘結(jié)劑，所述電力微型磁性裝置具有一個(gè)鐵磁芯，并形成于與絕緣體耦合的基體上，該粘結(jié)劑包括在絕緣體和鐵磁芯之間產(chǎn)生結(jié)合力，把電力微型磁性裝置固定到絕緣體上的金屬材料。本發(fā)明還提供一種采用該金屬粘結(jié)劑把電力微型磁性裝置的鐵磁芯固定到和基體結(jié)合的絕緣體上的方法。
在相關(guān)方面，本發(fā)明提供一種具有一個(gè)鐵磁芯的電力微型集成電路及其制造方法，以及采用這種電力微型集成電路的電力處理電路，該電力微型集成電路包括(1)基體；(2)和基體結(jié)合的絕緣體；及(3)在絕緣體和鐵磁芯之間形成結(jié)合力，把鐵磁芯固定到基體上的金屬粘結(jié)劑。
本發(fā)明引入了采用金屬粘結(jié)劑把鐵磁芯固定到和基體結(jié)合的絕緣體上的寬廣概念。其結(jié)果是解決了和在與硅基體(或類似物)結(jié)合的絕緣體上表積薄膜鐵磁性材料相關(guān)的限制。在鐵磁芯材料和絕緣體之間形成的結(jié)合力可以是物理的，化學(xué)的，或者是兩者的結(jié)合。于是本發(fā)明為能夠處理和電力處理應(yīng)用相關(guān)的要求的微型磁性裝置提供了基礎(chǔ)。對本發(fā)明的目的來說，金屬粘結(jié)劑是基本上不含鈦的無機(jī)基材料。
上面已經(jīng)大致概述了本發(fā)明的特征，從而本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)人員能夠更好地理解下面對本發(fā)明的詳細(xì)說明。構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求內(nèi)容的本發(fā)明的附加特征將在下文描述。本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)人員應(yīng)理解他們可以容易地使用所公開的概念及特定實(shí)施例作為設(shè)計(jì)或修改為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也能實(shí)現(xiàn)和本發(fā)明相同的構(gòu)造。
為了更完全地理解本發(fā)明，下面參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1表示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電力處理電路的實(shí)施例的示意圖。
圖2表示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電力微型磁性裝置的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。
圖3表示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電力微型磁性裝置的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。
圖4表示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電力微型磁性集成電路(“PMIC”)的實(shí)施例的橫截面圖。
圖5表示了制造圖4的電力微型磁性集成電路(“PMIC”)的方法的實(shí)施例的流程圖。
首先參考圖1，該圖表示了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的電力處理電路100的實(shí)施例的示意圖。電力處理電路100包括一個(gè)動力系，該動力系具有一個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)段，該轉(zhuǎn)換區(qū)段包括一個(gè)用于接收輸入電壓VIN并產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的電壓的轉(zhuǎn)換電路110。電力處理電路100還包括一個(gè)濾波電路(包括一個(gè)輸出感應(yīng)器150和一個(gè)輸出電容器160)，用于對轉(zhuǎn)換后的電壓濾波以產(chǎn)生輸出電壓(以VOUT表示)。電力處理電路100還包括一個(gè)具有初級線圈123和次級線圈126的電力微型磁性集成電路(例如變壓器)120，及一個(gè)耦合于電力轉(zhuǎn)換區(qū)段和濾波區(qū)段之間的整流器(包括整流二極管130、140)。變壓器120按照下文說明的本發(fā)明原理構(gòu)成。提出變壓器120和電力處理電路100是為了說明的目的，其它的電力微型磁性集成電路及由此的應(yīng)用均在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖2，該圖表示了根據(jù)本發(fā)明原理電力微型磁性裝置200的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。電力微型磁性裝置200為EE型變壓器。電力微型磁性裝置200包括一個(gè)具有第一芯部分210和第二芯部分220的鐵磁芯。雖然該鐵磁芯可由合金(例如包括80％鎳和20％鐵的permalloyTM鎳鐵合金)組成，但是其它的鐵磁性材料均包括在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。電力微型磁性裝置200還包括初級感應(yīng)線圈230和次級感應(yīng)線圈240。當(dāng)然，感應(yīng)線圈可由任意導(dǎo)電材料形成。初級線圈230終止于多個(gè)接線端250、260；次級線圈240終止于多個(gè)接線端270、280。
第一和第二芯部分210、220圍繞著初級線圈230和次級線圈240。電力微型磁性裝置200的磁通量主要沿著鐵磁芯的寬度流動。于是，鐵磁芯呈各向異性，從而控制了高頻(例如約10MHZ)下的磁滯損失。各向異性性能可由在穿過受激螺線管或永磁體的10-500奧斯特[(“Oe”)；8000-40000A/m]的均勻磁場中的表積工藝引起。誘導(dǎo)的各向異性還導(dǎo)致一個(gè)難磁化軸和一個(gè)易磁化軸，難磁化軸和易磁化軸方向的磁導(dǎo)率分別為最小和最大。某些情況下，由于各向異性，從難磁化軸到易磁化軸，磁導(dǎo)率可增加4倍。EE型結(jié)構(gòu)通過控制誘導(dǎo)的各向異性相對于磁場矢量的方向，能夠有效地控制鐵磁芯的磁導(dǎo)率。第一和第二芯部分230、240由磁通路耦接在一起(當(dāng)需要各向異性特性和控制時(shí))，或者保持分離(當(dāng)需要空氣隙時(shí))。
就鐵磁性材料來說，根據(jù)裝置的電感要求來確定它的總厚度。對于相當(dāng)高的頻率(例如約10MHZ)下的運(yùn)行，由于電阻率低(例如ρ～20-100μΩcm)，因此鐵磁性材料中感應(yīng)的渦流就將成為問題。為了減小渦流，應(yīng)將鐵磁性材料的磁性膜厚度限制為集膚深度δ[其中對于給定工作頻率f，δ＝(ρ/πfμ)1/2]的幾分之一。例如8MHZ并且μ＝1000時(shí)，集膚深度約為2.5μm；這樣為了限制渦流的效應(yīng)，膜厚應(yīng)約小于2μm(顯然當(dāng)磁導(dǎo)率增加時(shí)，膜厚應(yīng)更小)。當(dāng)電感規(guī)格要求更大的膜厚時(shí)，可采用絕緣的多層膜(每層膜的膜厚不超過必需的集膚深度)。
現(xiàn)在參見圖3，該圖表示了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)成的電力微型磁性裝置300的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖。電力微型磁性裝置300是一個(gè)螺旋管形變壓器。電力微型磁性裝置300包括一個(gè)鐵磁芯310(接近窗口325)和導(dǎo)電線圈(總體標(biāo)記為350)，導(dǎo)電線圈通過內(nèi)層連接通路(其中之一標(biāo)記為375)圍繞鐵磁芯310，并終止于多個(gè)接線端380、385、390、395。內(nèi)層連接通路375位于窗口310中。線間隔標(biāo)準(zhǔn)和通路之間的距離決定了窗口310的大小。顯然隨著裝置小型化的趨勢，窗口尺寸越小越好。但是窗口310的尺寸仍由為獲得電感特性所必需的鐵磁性材料的厚度控制。例如，如果螺旋管形為圓環(huán)形，則螺旋管形裝置的電感達(dá)到最大；如果螺旋管形為正方形，則電感減小(約減小25％)，并且當(dāng)正方形拉長為矩形時(shí)，電感進(jìn)一步降低。具有滿足最小窗口尺寸的磁芯寬度的正方形螺旋管的電感為L＝μ0[N2t]/4(1+π)其中N為線圈匝數(shù)，t為薄膜的厚度。窗口310的大小由最小通路的大小、通路之間的間隙和通路的數(shù)目(和初始和次級線圈的匝數(shù)有關(guān))決定。于是為了減小裝置的模大小，要得到和具有相同線圈匝數(shù)及磁芯寬度的EE型鐵磁芯同樣的電感，就需要較大的磁芯厚度。
記住對于EE型結(jié)構(gòu)，需要的線圈連接通路較少，從而減少了將線圈和磁芯耦合所必需的型腔量。而螺旋管形變壓器為鐵磁性材料的表積提供了平坦并且光滑的表面，從而減少了應(yīng)力的產(chǎn)生，應(yīng)力可降低表積薄膜的磁性能。當(dāng)鐵磁性材料具有高的磁致伸縮常數(shù)時(shí)，這一點(diǎn)特別重要。EE型還需要特別的構(gòu)造以產(chǎn)生從第一芯部分到第二芯部分的連續(xù)磁路。這一點(diǎn)通過在中央芯區(qū)內(nèi)和兩個(gè)外芯邊緣引入通路來實(shí)現(xiàn)。這樣的通路為鐵磁性材料提供了連通性，從而使得第一和第二芯部分被連續(xù)地耦合在一起。但是這樣的通路是應(yīng)力集中源，需要額外地降低斜坡以減少累積的應(yīng)力。
雖然前述圖表示了EE型和螺旋管形變壓器(包括因此帶來的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn))，但是其它電力微型磁性裝置(包括前述裝置的變形)及由此的應(yīng)用均在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖4，該圖表示了根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電力微型磁性集成電路400(“PMIC”)的實(shí)施例的橫截面圖。PMIC400包括一個(gè)基體410(例如由硅、玻璃、陶瓷或類似物組成)，采用常規(guī)的形成方法，例如熱生長方法在基體410上形成一層鈍化層(例如二氧化硅)。PMIC400還包括由第一、第二和第三絕緣層或絕緣體430、450、470圍繞的第一和第二導(dǎo)電線圈層440、460(例如由鋁或任意其它導(dǎo)電材料組成)。PMIC400還包括含有第一粘結(jié)劑層480(例如鉻)和第二粘結(jié)劑層485(例如銀)的金屬粘結(jié)劑。PMIC400還包括一個(gè)鐵磁芯490。PMIC400還包括在PMIC的層和連接另一裝置的接線端496之間提供多重通路的多個(gè)內(nèi)層通路(總體標(biāo)記為493)。鈍化層420和第一、第二及第三絕緣層430、450、470可由無機(jī)合成物(例如二氧化硅、二氧化鋁、二氧化鈹)，有機(jī)聚合物(例如聚酰亞胺)或任意其它的絕緣材料組成。如前所述，金屬粘結(jié)劑為基本上(約70％)不含鈦的無機(jī)基材料。雖然第一粘結(jié)層480通常含有選自第4族元素(例如鋯和鉿；不包括(約70％)一種或多種鈦的合成物)，第5族元素(例如釩、鈮和鉭)及第6族元素(例如鉻、鉬和鎢)，但是其它元素也在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。應(yīng)注意的是上面的元素分類和周期表中表示的新的國際理論和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會的符號一致。另外，雖然第二粘結(jié)劑485通常含有象金、銀、鉑、鈀及銅之類的金屬，但是易于鍍覆鐵磁性材料的其它材料也包括在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。另外，雖然鐵磁芯490可由合金(例如permalloyTM或鈷-鐵合成物)組成，但是其它鐵磁性材料(例如非晶態(tài)磷化鎳)也包括在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。
如前所述，希望以集成電路的形式制造微型磁性裝置。在鐵磁芯490中采用合金很有吸引力，因?yàn)樗拇胖律炜s常數(shù)相當(dāng)?shù)?，于是減少了由表積處理引起的應(yīng)力。如果表積處理導(dǎo)致相當(dāng)高的應(yīng)力，那么PMIC40的磁性能就將降低，并且薄膜將缺少便于PMIC400的表積所必需的粘結(jié)性能。顯然提供的金屬粘結(jié)劑應(yīng)能夠減少薄膜中可能形成的應(yīng)力。
為了找到能夠?yàn)殍F磁性材料和絕緣體提供牢固界面的金屬粘結(jié)劑，已經(jīng)進(jìn)行了幾種嘗試。例如，當(dāng)只采用一種金屬，例如銀作為金屬粘結(jié)劑時(shí)，鐵磁性材料/銀界面強(qiáng)于絕緣體/銀界面。其結(jié)果是在規(guī)定測試剝離作用力下(對于小于1KG/cm2的作用力，采用標(biāo)準(zhǔn)的粘附力評價(jià)技術(shù))，鐵磁性材料和銀薄膜會從基體上剝離下來。相反，當(dāng)只采用鉻作為金屬粘結(jié)劑時(shí)，絕緣體/鉻界面強(qiáng)于鐵磁性材料/鉻界面。其結(jié)果是在規(guī)定測試剝離作用力下(對于小于1KG/cm2的作用力，采用標(biāo)準(zhǔn)的粘附力評價(jià)技術(shù))，鐵磁性材料和銀薄膜會從基體上剝離下來。另外，鉻不能為鐵磁性材料的鍍覆提供足夠的種子層。于是本發(fā)明引入一種金屬粘結(jié)劑，它能夠在鐵磁芯490和與基體410結(jié)合的絕緣體430、450、470之間提供足夠的結(jié)合力，從而使得PMIC400的制造容易。
現(xiàn)在參見圖5，該圖表示了圖4的PMIC的制造方法的實(shí)施例的流程圖。這種制造PMIC的方法和常規(guī)的硅-硅多芯片模塊工藝類似[見R.C.Frye等的“Silicon-on-Silicon MCMS with Integrated Passive components”，Proc.1992 IEEE Multi-Chip Module Conference，155，SantaCruz，Ca.(1992)，該文在此作為參考文獻(xiàn)]，但是具有下述變化。一般來說，使用光刻膠的光刻工藝被用于確定基于20微米設(shè)計(jì)尺度的PMIC的幾何特征。雖然該尺度相當(dāng)粗略，但是對于制造象PMIC之類的裝置還是足夠了，因?yàn)槎鄶?shù)尺寸均是20微米尺度的倍數(shù)。光刻工藝通常包括如下步驟對光刻膠進(jìn)行暴光并顯影，將光刻工藝所作用材料的不想要部分從電路蝕刻并剝離掉。本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)人員應(yīng)熟悉常規(guī)的光刻工藝。
PMIC采用了螺旋管形多層結(jié)構(gòu)。PMIC的制造方法開始于步驟510。在基體氧化步驟520，在硅基體上氧化形成一層鈍化層。通常采用常規(guī)的熱生長技術(shù)或化學(xué)氣相表積技術(shù)來形成鈍化層。當(dāng)然基體可為半成品或由具有下伏線路，并最終鈍化的預(yù)制薄片組成。隨后在第一導(dǎo)電線圈層表積步驟530中，在基體上均厚表積第一導(dǎo)電線圈層。第一導(dǎo)電線圈層可由在鈍化層上濺射表積(例如，在氬氣壓強(qiáng)為5mtorr，室溫條件下)的厚度約為2-10微米的鋁層組成。對于較厚的導(dǎo)體徑跡(以得到較低的電阻)，可采用電鍍銅以獲得最高達(dá)約25微米的厚度。隨后使用常規(guī)的光刻工藝使第一導(dǎo)電線圈層成為要求的形狀(包括用于PMIC所要求的接觸區(qū))。在第一導(dǎo)電線圈層中還可形成另一接觸區(qū)，便于和與基體耦接的其它線路電連接。在第一絕緣層表積步驟540中，在鈍化層和第一導(dǎo)電線圈層上旋轉(zhuǎn)涂覆第一絕緣層。對第一絕緣層進(jìn)行處理(350℃左右進(jìn)行約12小時(shí))，收縮后就可得到一層厚度約為3-5微米的絕緣層。旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)通常在初級和次級線圈之間提供較高的電壓隔離；一般來說，這種隔離的擊穿電壓值從500交流伏(“VAC”)到1500VAC不等。隨后采用光刻工藝使第一絕緣層形成內(nèi)層通路。
在涂覆金屬粘結(jié)劑層步驟550，在第一絕緣層上均厚表積包括第一和第二粘結(jié)劑層的金屬粘結(jié)劑。第一粘結(jié)劑層可由在第一絕緣層上濺射表積(例如，在氬氣壓強(qiáng)為5mtorr，250℃條件下)的厚度約為250埃的鉻層組成。第二粘結(jié)劑層可由在第一粘結(jié)劑層上濺射表積(例如，在氬氣壓強(qiáng)為5mtorr，室溫條件下)的厚度約為500埃的銀層組成。金屬粘結(jié)劑也作為鍍覆鐵磁芯用的種子層。在鐵磁芯表積步驟560，在金屬粘結(jié)劑上表積鐵磁芯(例如電鍍約2-12微米厚)?？稍谑芸販囟?例如25-35℃)以約30mA/cm2的電流密度在緩沖氨基磺酸鹽浴中鍍覆鐵磁芯。采用光刻工藝使金屬粘結(jié)劑和鐵磁芯成為要求的形狀。就光刻工藝來說，蝕刻溶液應(yīng)能夠除去不需要的金屬粘結(jié)劑(例如鉻-銀合成物)，而不浸蝕表積的鐵磁性膜。例如，一種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用cerric硝酸銨(CAN)的蝕刻溶液以約50埃/秒的速率蝕刻銀，以250埃/秒的速度蝕刻鉻，而對鐵磁性材料基本上沒有影響。這樣采用CAN蝕刻約60-75秒就足以使金屬粘結(jié)劑和鐵磁芯成形。另外，第一粘結(jié)劑層(例如鉻)的表積厚度最好在200-300埃之內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)250埃)，第二粘結(jié)劑層(例如銀)的表積厚度最好在400-600埃之內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)500埃)，便于控制蝕刻過程。
此外，為了消除可能的側(cè)蝕和鐵磁芯下的基蝕，第二粘結(jié)劑層可由銅組成。這種情況下，可施加碘化鉀水溶液約10秒以完成對銅的蝕刻，施加鐵氰化鉀和氫氧化鉀的溶液約1-2秒以完成對鉻的蝕刻。鐵氰化鉀和氫氧化鉀的溶液基本上不影響鐵磁芯下面的銅層，從而防止了基蝕的發(fā)生。當(dāng)然其它類型的蝕刻工藝(例如離子蝕刻)也在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。
在第二絕緣層表積步驟570，在鐵磁芯和第一絕緣層上旋轉(zhuǎn)涂覆第二絕緣層。隨后采用光刻工藝對第二絕緣層刻模，以形成內(nèi)層通路。隨后在第二導(dǎo)電線圈層表積步驟580，在第二絕緣層上均厚表積(例如濺射)第二導(dǎo)電線圈層。隨后采用光刻工使第二導(dǎo)電線圈層成為要求的形狀(包括要求的接觸區(qū))。接著，在第三絕緣層表積步驟590，在第二導(dǎo)電線圈層和第二絕緣層上旋轉(zhuǎn)涂覆第三絕緣層。最后在接線端形成步驟599中，在第三絕緣層中形成一個(gè)接線端。該接線端適于絲焊(例如鋁絲焊)，或者精飾和用于倒裝片式組件的焊藥一起使用的焊料可浸濕金屬(例如鉻)。PMIC的制造方法在步驟599終止。隨后將完成的薄片封裝為集成電路或者安裝在倒裝片式組件中的裸片。
雖然圖4和圖5表示了電力微型磁性集成電路及其制造方法(包括光刻工藝)的一個(gè)實(shí)施例，但是其它的電力微型磁性集成電路(包括前述電路的變型)及其制造方法也均在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)。
為了更好地了解電力電子設(shè)備、電力磁性裝置及功率變換器，參見J.Kassakian，M.Schlecht的“Principles of Power Electronics”，Addison-Wesley Publishing Company(1991)。為了更好地了解集成電路及其制造方法，參見K.Wasa和S.Hayakawa的“Handbook of Sputter DepositionTechnology”，Noyes Publications(1992)和R.W.Berry，P.M.Hall和M.T.Harris的“Thin Film Technology”，Van Nostrand(1968)；J.Vossen和W.Kern的“Thin Film Processes，Academic(1978)；及L.Maissel和R.Glang的Handbook of Thin Film Technology”，McGraw Hill(1970)。在此引用上述文獻(xiàn)作為參考文獻(xiàn)。
盡管已詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)人員應(yīng)該明白在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出各種改變、替換及變形。
權(quán)利要求
1.一種和具有一個(gè)鐵磁芯的電力微型磁性裝置一起使用的粘結(jié)劑，所述電力微型磁性裝置具有一個(gè)鐵磁芯，并形成于與絕緣體耦合的基體上，所述粘結(jié)劑包括在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間產(chǎn)生結(jié)合力，把所述電力微型磁性裝置固定到所述絕緣體上的金屬材料。
2.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，它包含一層下述材料之一鋯；及鉿。
3.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，它包含一層下述材料之一釩；鈮；及鉭。
4.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，它包含一層下述材料之一鉻；鉬；及鎢。
5.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，它包含一層下述材料之一金；銀；鉑；鈀；及銅。
6.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中所述鐵磁芯含有合金材料。
7.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中所述絕緣體包括有機(jī)聚合物。
8.如權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑，其中所述電力微型磁性裝置還包括把要求的磁性能賦予所述鐵磁芯的線圈。
9.一種把電力微型磁性裝置的鐵磁芯固定到與絕緣體耦合的基體上的方法，所述方法包括下述步驟用金屬材料在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間形成粘結(jié)結(jié)合力。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，包括在所述絕緣體表積一層下述材料之一的步驟鋯；及鉿。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，包括在所述絕緣體表積一層下述材料之一的步驟釩；鈮；及鉭。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，包括在所述絕緣體表積一層下述材料之一的步驟鉻；鉬；及鎢。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，包括在所述絕緣體表積一層下述材料之一的步驟金；銀；鉑；鈀；及銅。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述鐵磁芯含有合金材料。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述絕緣體包括有機(jī)聚合物。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述電力微型磁性裝置還包括把要求的磁性能賦予所述鐵磁芯的線圈。
17.一種具有鐵磁芯的電力微型磁性集成電路，它包含基體；和所述基體結(jié)合的絕緣體；及在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間形成結(jié)合力，把所述鐵磁芯固定到所述基體上的金屬粘結(jié)劑。
18.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一鋯；及鉿。
19.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一釩；鈮；及鉭。
20.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一鉻；鉬；及鎢。
21.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一金；銀；鉑；鈀；及銅。
22.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述鐵磁芯含有合金材料。
23.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述絕緣體包括有機(jī)聚合物。
24.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中所述鐵磁芯和把要求的磁性能賦予所述鐵磁芯的線圈耦合。
25.一種制造電力微型磁性集成電路的方法，它包含如下步驟提供基體；緊接所述基體表積絕緣體；在所述絕緣體上表積金屬粘結(jié)劑；在所述金屬粘結(jié)劑上表積鐵磁芯，所述金屬粘結(jié)劑在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間形成結(jié)合力，把所述鐵磁芯固定到所述基體上。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中表積的第二步包括在所述絕緣體上表積一層下述材料之一的步驟鋯；及鉿。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中表積的第二步包括在所述絕緣體上表積一層下述材料之一的步驟釩；鈮；及鉭。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中表積的第二步包括在所述絕緣體上表積一層下述材料之一的步驟鉻；鉬；及鎢。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其中表積的第二步包括鄰近所述鐵磁芯表積一層下述材料之一的步驟金；銀；鉑；鈀；及銅。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述鐵磁芯含有合金材料。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述絕緣體包括有機(jī)聚合物絕緣體。
32.如權(quán)利要求25所述的方法，其中還包括鄰近所述鐵磁芯表積把要求的磁性能賦予所述鐵磁芯的線圈。
33.一種電力處理電路，它包括電力輸入源；接收所述電力并產(chǎn)生轉(zhuǎn)換后的電力的轉(zhuǎn)換電路；及電力微型磁性集成電路，所述電力微型磁性集成電路包括具有與其結(jié)合的絕緣體的基體；鐵磁芯及將要求的磁性能賦予所述鐵磁芯的線圈；及在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間形成結(jié)合力，把所述鐵磁芯固定到所述基體上的金屬粘結(jié)劑。
34.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，還包括一個(gè)整流器和一個(gè)耦接于所述集成電路和所述電力處理電路的一個(gè)輸出端之間的濾波電路。
35.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一鋯；及鉿。
36.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一釩；鈮；及鉭。
37.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一鉻；鉬；及鎢。
38.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述金屬粘結(jié)劑包括一層下述材料之一金；銀；鉑；鈀；及銅。
39.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述鐵磁芯含有合金材料。
40.如權(quán)利要求33所述的電力處理電路，其中所述絕緣體包括有機(jī)聚合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有鐵磁芯的電力微型磁性集成電路及其制造方法,以及采用這種電力微型磁性集成電路的電力處理電路,所述電力微型磁性集成電路包括:(1)基體;(2)和所述基體結(jié)合的絕緣體;及(3)在所述絕緣體和所述鐵磁芯之間形成結(jié)合力,把所述鐵磁芯固定到所述基體上的金屬粘結(jié)劑。
文檔編號H01F10/12GK1203446SQ98109818
公開日1998年12月30日 申請日期1998年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月10日
發(fā)明者迪安·保羅·科塞維斯, 阿沙夫·韋吉·羅菲, 林恩·弗朗西絲·施內(nèi)邁耶, 邁克爾·路易斯·施泰格沃德, 羅伯特·布魯斯·范多弗 申請人:朗迅科技公司