CN104160513A - 芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器 - Google Patents

芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN104160513A
CN104160513A CN201280043251.7A CN201280043251A CN104160513A CN 104160513 A CN104160513 A CN 104160513A CN 201280043251 A CN201280043251 A CN 201280043251A CN 104160513 A CN104160513 A CN 104160513A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
magnetic core
winding
integrated circuit
magnetic flux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280043251.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104160513B (zh
Inventor
陈宝兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Analog Devices Inc
Original Assignee
Analog Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Analog Devices Inc filed Critical Analog Devices Inc
Publication of CN104160513A publication Critical patent/CN104160513A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104160513B publication Critical patent/CN104160513B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/10—Inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5227—Inductive arrangements or effects of, or between, wiring layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0066—Printed inductances with a magnetic layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F2017/0086—Printed inductances on semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/022—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/01—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate comprising only passive thin-film or thick-film elements formed on a common insulating substrate
    • H01L27/016—Thin-film circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Abstract

一种集成电路具有在第一IC层上提供的半导体管芯和在第二IC层上制造的电感器。电感器可以具有绕组和磁芯，其被定向成与平行于半导体管芯的表面的方向传导磁通。该半导体管芯可以具有装配在管芯的第一层中并电感层下提供的有源电路元件。该集成电路可以包括在与第一层相对的管芯一侧上提供的磁通导体。该集成电路还可以包括多个芯片连接器（诸如，焊球），以将集成电路装入芯片级封装（CSP）配置中的较大结构（例如，PCB），以减少设备所需要的PCB面积，从而使它们更加紧凑和较轻重量。必要时，PCB连接到半导体管芯上的有源元件可通过电感层进行。

Description

芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器
优先权请求
本申请享有于2011年9月6日提交的临时申请s.n.61/531,459的优先权，该申请的公开内容并入本文。
技术领域
本申请的主题涉及一种在集成电路上实现的磁性电路，用于提供源自磁性电路的功能，例如，电阻-电感-电容器（通常，“RLC”）电路的应用。
背景技术
传统的开关电源转换器需要大型和昂贵的分立电感。对于许多便携式应用（诸如，手机），尺寸和成本是关键。对于单电池系统，通常有许多电压域，以便电源对于每个电压域进行优化。这种系统需要从源电池的电压到另一个电压域的高效率电源转换，以优化功耗并从而延长电池寿命。可使用线性稳压器，而不需要电感器，但它们是非常低效的，特别对于大型降低比率。使用用于降压和增压转换的开关转换器用于高效功率传输是理想的，但是，开关功率转换器所需的的分立电感又大又重，对于便携式应用并不理想。另外，对于便携式应用，期望该转换器具有良好的负载瞬态响应并从而快速切换频率。分立电感对于这些应用是不利的，因为他们在高频率易损失。期望电感器体积小、重量轻并具有良好的频率利用效率。
空芯电感器在某种程度上由于高电阻和低电感而具有限制。例如，功率可以被辐射回可影响电磁干扰（EMI）的电厂或地平面。设计者必须集中大量努力以利用高频信号和开关，以减轻EMI的影响。EMI与频率成正比。由于所产生的大电流，印刷电路板（PCB）设计师必须关注EMI影响。辐射功率也是一个问题，因为它可以与未连接到PCB的其它电路产生干扰。
此外，当在集成电路管芯（“IC”）中制造时，空气芯电感器的小电感和高电阻是效率不高，由于包装的热限制，这导致用户限制可使用功率。芯片上的功耗限制了可被提供给片上电感器的功率。这些影响可限制其中可使用空气芯IC电感器的应用。
向电感器增加磁芯以增加绕组电感和功率转换效率，导致较低的电感峰值电流、降低功耗以及对其他组件的减少干扰。它可以导致在驱动信号之间使用较低的切换频率。另外，磁通更受磁芯的限制，该磁芯限制与磁芯电感器共同位于的电路元件的EMI破坏。提高单位面积的电感也导致高的能量密度和设备小型化。
基于磁芯的电感器已仅有限成功地用于集成电路晶片。通过在之上或之下增加单一磁性层而使用一般平面螺旋线圈。对于这些实现，通过空中芯螺旋电感的增强是非常有限的，至多100％。为了实现所需电感，它占有相当大的芯片面积。与电源开关电路的大小不匹配使得整合在经济上不可行。当在集成电路芯片上布局，基于磁芯的电感器往往会占据郊区面积，其干扰制造较小芯片的设计尝试。当设计者试图找到配置以允许该集成电路安装在更大组件（例如，印刷电路板（PCB））上时，该布局问题变得加剧。没有已知的电感器配置充分满足这些设计需求。
附图说明
图1是根据本发明实施例的集成电路的示意图。
图2示出了根据本发明实施例的集成电路的示例性的电介质层。
图3是根据本发明的一个实施例应用具有集成电路的示例性电路。
图4是根据本发明实施例的集成电路的剖视图。
图5-9示出了根据本发明各种实施例的电感器和磁芯的配置。
图10是根据本发明另一实施例的集成电路的剖视图。
具体实施方式
本发明的实施例可提供具有在第一IC上提供的半导体管芯（die）和在第二IC层上制造的电感器的一种集成电路。电感器可以具有绕组和磁芯，其被定向成与平行于半导体管芯的表面的方向传导磁通。该半导体管芯可以具有装配在管芯的第一层中并电感层下提供的有源电路元件。该集成电路可以包括在与第一层相对的管芯一侧上提供的磁通导体。该集成电路还可以包括多个芯片连接器（诸如，焊球），以将集成电路装入芯片级封装（CSP）配置中的较大结构（例如，PCB），以减少设备所需要的PCB面积，从而使它们更加紧凑和较轻重量。必要时，PCB连接到半导体管芯上的有源元件可通过电感层进行。
该磁芯可以是周围设置绕组的实心棒。可替换地，所述磁芯可以由多个磁性棒的形成，该磁性棒由电介质隔离层隔离于围绕磁性棒集合提供的绕组。在进一步的实施例中，磁芯可以被提供为一对磁芯，绕组提供在第一子绕组中的第一磁芯周围并然后延伸并缠绕第二磁芯。
由于相同表面上的一对磁芯占用较大面积，单棒磁芯具有最大的面积效率，但由于单棒磁芯的泄露磁通，EMI是令人关注的。在制造电感器的管芯表面的磁性层上可以帮助关闭磁通回路，而不需要额外的表面面积。该附加磁性层不需要被图案化，因此它可以简单地是铁氧体加载的环氧树脂层或磁导性大于沉积或覆盖的其它膜。
在另一个实施例中，一种集成电路可以具有在第一IC层上提供的半导体管芯（die）和在第二IC层上制造的电感器。电感器可以具有绕组和磁芯，其被定向成平行于半导体管芯表面的方向传导磁通。该半导体管芯可以具有在管芯层中制造的有源电路元件，该管芯设置在与安装电感层的一侧的相对侧。该集成电路还可以包括多个芯片连接器（诸如，焊球），以将集成电路装入芯片级封装（CSP）配置中的较大结构（例如，PCB），以减少设备所需要的PCB面积，从而使它们更加紧凑和较轻重量。
图1示出了根据本发明实施例的集成电路100。集成电路100可包括具有电感器层112的半导体管芯110，相邻于其上制造有源设备的（显示为层114）半导体管芯的面形成所述电感器层112。集成电路100可经由诸如多个焊球130.1-130.n的互连（通常称为互连130）被安装在PCB120。互连130可以覆盖保护密封剂140，该保护密封剂140可以提高管芯110和PCB120之间的热传导。集成电路100可包括在远离有源层114的管芯的第二表面110上提供的磁通导体150。磁通导体150可提供为溅射到管芯110的第二表面上的磁性材料膜。
电感器层112的电感器和有源设备层114的组件每个将被配置，用于集成电路的具体应用。该半导体管芯110可具有尺寸大小可以容纳电感器层112和有源设备层114的尺寸。互连结构130.1-130.n可提供在由半导体管芯110的周长定义的空间区域内。因此，当管芯110安装在PCB120上时，互连130不需要扩大管芯110的“足迹”。
图1是集成电路100的组件的示意图。管芯110、互连130和各个层112、114之间的关系并不按比例示出。
图2示出了从PCB层观察的示例性电感器层112的视图。电感器层112可包括每个具有绕组152、162的一对电感150和160，该绕组152、162提供在围绕各自磁芯155、165的螺旋中。每个绕组如示出具有焊球130.1、130.3和硅通道（ＴＳＶ），所述焊球130.1、130.3提供电感绕组152、162的第一电连接，以及所述硅通道表示各个绕组152、162和有源层成分的电连接。
该电感器层112被示为包括连接到其它焊球130.2和130.4-130.n的迹线172-178，用于连接到有源层的电路部件（未示出）。这些迹线可以穿透电感器层112，而不与任一绕组150或磁芯152电接合。迹线可以携带有源层的成分的电压（例如，VDD或接地）或信息信号。
图2的示例示出电感器层112中的一对电感器。当然，随着设计需求需要，电感器层可以具有更少的电感器（1个）或多个电感器。
图2的示例示出了电感器已经具有线性磁心152、162。这只是一个可用的配置。在随后的讨论中提供其他配置，包括多段核心，环形磁芯和具有空隙的磁芯。
而且，图2的示例示出实心球连接130.1、130.3，以提供电感器的其他接触-以连接电感器与PCB。再者，这仅是示例。取决于电路需求，电感器可只连接到有源层的成分，而非PCB。可替换地，按设计需要制定地，一个电感器可仅连接到有源层，以及另一电感器可仅连接到PCB。
图3示出适于应用本发明的电感器的示例性电路300。所示电路是Buck转换器，但当然，不同的电路系统可应用与本发明。图3的电路包括开关晶体管MP和MN，电容COUT和CC，电感器L，电阻RC、RL、R1和R2，各个放大器、比较器CMP和控制器CTRL。当根据本发明实施例，电路300制造为集成电路时，电感器L可制造在电感器层112（图1）中，以及剩余组件可制造在有源层114（同样，图1）中。
图4示出图1和2的集成电路的横截面。图4仅是示例性表示；组件并没按比例绘制。如所示，集成电路400可包括具有有源元件414的层的半导体管芯410以及分类电感器层420和管芯410的电介质层416。
电感器层420可以包括具有多个螺旋形转弯的电感线圈430，每个由在电感器层420的两个平行子层上形成的一对迹线432、434形成，以及一对绕组立柱（post）436、438向上延伸通过子层以连接到迹线432、434。当在集成电路中制造电感器层420时，绕组430可以包括图2所示的多组柱头436、438和以多圈螺旋形配置的迹线432、434。电感器可包括在由电感器螺旋线形成的中央区域中设置的磁芯440。也可以在电感器层420中提供介电材料442，以电隔离绕组430的所有匝与磁芯440。
电感器可以封装在介电绝缘材料452-458的各个层中，以防止电感器绕组430和任何其他电路元件之间的电接触。
由于图2示出一对电感器，图4示出第二绕组480和第二磁芯490的结构482-488。图4也示出绕组480和由焊球460和下凸点金属化层462形成的外部互连之间的连接。再次，只有设计要求需要绕组480和集成电路（诸如，PCB）外部组件之间的电气连接，该互连结构是适当的。
图4进一步示出了在绕组430以及由柱头472、金属迹线474和通孔476形成的有源元件层414之间形成的连接470。柱头472可连接到绕组430的迹线434并可延伸穿过介电层452朝向管芯410。迹线474可提供电感线圈430和通孔476之间的电通路。通孔476可通过电介质层416延伸到有源元件层414的适当位置。因此，连接470可提供电感器和有源元件层414中组件之间的电连接。
图4示出在远离有源组件414的管芯410的第二表面提供的磁通导体层495。磁通导体495可以由和磁芯440、490的相同材料制成。
磁芯440和线圈430的取向使得电感器根据常规的集成电路制造技术制造。采用半导体掩膜和光刻，绕组430、480，电介质442、454-458和磁芯440、490可以内置在多层材料沉积上。在一个示例中，形成绕组430、480的后表面的绕组迹线434、484可在电介质452顶面上的第一制造阶段构建，所述电介质452隔离电感器与管芯410和任何面向管芯的互连迹线474-474。此后，电介质层454可施加到以填充迹线434、484之间的间隙区域并覆盖它们。在另一个阶段，代表磁芯440、490的材料可以在第一电介质层452上敷设。此外，代表绕组柱头436、438、486、488的材料可以从后表面迹线434、484的适当连接点建立，以建立各绕组430、480的横向侧面。介电材料的附加层456可施加以封装磁芯440、490和电介质中的绕组柱头436、438、486、488。进一步的金属材料可被沉积在磁芯440、490的电介质覆盖的前侧，以建立前迹线432、484用于完成绕组430、480。其后，电介质的最终层458可沉积在绕组430、480上，可容纳所需的任何互连结构460、462。
在实施例中，介电材料可以是高介电击穿的材料，诸如聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅等。磁性核层440、490和磁通导体层495可以由高磁导率材料形成，诸如基于CoTaZr（钴锆钽）、NiFe（镍铁素体）和FeCo（铁钴）的合金。绕组和金属互连结构可以由合适的导电金属（诸如，金或铜）形成。
图5示出根据本发明另一实施例具有磁芯的片上电感器的结构。在这种结构中，磁芯510被提供在分段、线性配置中。磁芯510可以形成为多个芯棒510.1-510.n，具有平行于磁通方向的延伸方向，所述磁通由流过绕组520的电流感应。空隙515可发生在磁性棒510.1-510.n之间，并且可以由电介质填充。空隙可以和实际一样窄（例如，1-10微米），以最小化总磁芯横截面面积，并隔离每个磁性棒与相邻。空隙515可以改变磁芯510的形状各向异性，并提供增强的透气性。由于磁通量，空隙515也可以限制产生和传输磁芯510中的涡电流。
该绕组520可以螺旋式围绕整个核心结构，包括所有棒510.1-510.n和空隙。它可以具有输入和输出端子522、524以连接绕组到其它电路结构。
该电感器可以被安装在半导体衬底内，以使得由磁芯携带的磁通量的电导率以平行于衬底表面的方向延伸。
图6示出了根据本发明实施例的片上电感器的另一个配置。在本实施例中，电感器600包括多多见磁芯芯610和绕组620。磁芯610被提供为两个直线段610A和610B，每个由磁性材料制成。
该绕组620可以在输入和输出端子622、624之间延伸。绕组620可以螺旋式围绕第一磁芯元件610A，然后延伸至并螺旋围绕所述第二磁芯元件610B。绕组620的定向可以在第一和第二磁芯元件610A、610B之间被逆转，以减少电感器600的磁通泄漏。在这种方式中，驱动电流可引起具有彼此相反方向的两个磁芯元件中的磁通。这种配置有助于提供磁通返回路径，并减少磁通量泄漏到周围部件和EMI辐射。电感器620可以被安装在半导体基板内，使得由磁芯携带的磁通量的电导以平行于衬底表面的方向延伸。
在制造过程中，磁芯材料的硬轴可以在操作过程中被控制，以调整电感器产生的磁通的方向。对准硬轴和磁通方向有望降低电感器操作期间可能发生的开关损耗。
图6的实施例可应用于在半导体管芯后表面不利用彩通导体的IC应用中。
图7示出根据本发明另一实施例的具有磁芯的片上电感器700。电感器700可包括磁芯710和绕组720。绕组720可被提供为在输入端和输出端722、724之间延伸的一对副绕组720A、720B。磁芯710可以形成为在每个子绕组720A、720B的中心之间延伸的封闭环。磁通量可以通过环形磁芯循环运动。在制造过程中，各向异性方向可以被控制，使得所述易磁化轴沿Y方向，以及难磁化轴沿X方向。由绕组产生的磁通可与沿难磁化轴（X方向）的核心容易地移动。
该磁通沿易磁化轴（Y方向）的移动可以是有损耗的。因此，磁通可倾向于通过磁芯顶部逸出，而不是顺着Y轴的磁芯磁芯710的形状。在这个意义上，该实施例可表现出比图6的实施例中更多的损失。
该电感器可以被安装在半导体衬底内，使得由磁芯携带的磁通量的电导以平行于衬底表面的方向延伸。
在第一实施例中，磁芯710可以是固体磁芯。在另一个实施例中，所述磁芯可以具有在由子绕组720A、720B形成的体积内提供的空隙716。空隙716可使用有绝缘材料或介电材料填充，这些材料可改变各向异性并提高导磁率。
图7的实施例可用于在半导体管芯的后表面不利用磁通导体的IC应用中。
图8示出了根据本发明实施例的电感器800的另一结构。本实施例类似于图7的实施例，但磁芯形状被设置为大致六边形的形状，而不是图7所示的矩形形状。磁芯配置可以进行修改，以包括任何数量的闭环形状，包括圆形结构，八角形结构等。图7的实施例可用于在半导体管芯的后表面不利用磁通导体的IC应用中。
图9示出了根据本发明实施例的电感器900的另一结构。电感器900可以包括磁芯910和绕组920。在本实施例中，磁芯可以被提供为多元件磁芯，其中绕组920螺旋围绕中心磁芯元件910B，以及边缘磁芯元件910A、910C可以提供在绕组外部。各磁芯单元910A、910B、910C可提供为实芯元件（未示出），或者可以提供具有空隙912。电感器可以被安装在半导体基板内，使得由磁芯携带的磁通的传导以平行于衬底表面的方向延伸。
在操作过程中，响应于驱动电流，磁通可在中心磁芯元件910B中开发。边缘磁芯元件910A、910C可发展为磁通，这有助于减少磁芯以外的磁通泄露。
图9的实施例可用于在半导体管芯的后表面不利用磁通导体的IC应用中。
图10示出根据本发明另一实施例的具有集成电感器层的集成电路的布局。在实施例中，在面向远离电感器层的半导体管芯的面上提供有源元件。图10仅是示意图；组件不是按比例绘制的。
如图所示，集成电路1000可以包括在管芯1010的第一面上具有有源元件1012的层的半导体管芯1010和在管芯1010的第二面上提供的电介质层1014。电感器组件1020可以被设置在管芯1010的第二面，并且可以包括具有多个螺旋导通1030、1080的电感线圈。随着电路需求，该集成电路可以包括多个硅通孔（TSV），以促进电感和有源元件层1012的部件之间的电连接。
使用电感器组件1020，线圈1030可以包括由迹线形成的多匝和在层之间向上延伸以连接迹线1032、1034的绕组柱头1036、1038，所述迹线1032、1034形成在所述电感器组件1020的两个平行层上。电感器还可以包括在绕组和电介材料1042的中心处的磁芯1040，所述介电材料1042电气隔离绕组1030的所有匝和磁芯1040。图10还示出了第二绕组1080和第二磁芯1090的结构1082-1088。
该电感器组件1020可封装在介电绝缘材料1052-1058的各层中，以防止电感绕组1030和任何其他电路元件之间的电接触。
图10还示出在绕组1080和通过焊料球1060和凸点下金属化层1062形成的外部互连之间的连接。只有设计要求需要电感器1020和集成电路（诸如，PCB）外部组件之间的电气连接，该互连结构是适当的。
图10进一步示出在绕组1030和由柱头1072和金属迹线1074形成的有源元件层1012之间形成的连接1070，所述柱头1072延伸经过电介质层1052朝向管芯1010，以及所述金属迹线1074提供电感绕组1030带硅通孔（TSV）1076之间的路径。TSV1076可以通过所述半导体管芯1010延伸到有源元件层1012的适当位置。金属可占据TSV1070以提供绕组1030有源元件层1012的组件之间的电连接。
磁芯1040和绕组1030的取向使得电感器根据常规的集成电路制造技术来制造。采用半导体掩膜和光刻，绕组1030、1080，电介质1042、1054-1058和磁芯1040、1090可以内置在多层材料沉积上。在一个示例中，形成绕组1030、1080的后表面的绕组迹线1034、1084可在电介质1052顶面上的第一制造阶段构建，所述电介质1052隔离电感器与管芯1010和任何面向管芯的互连迹线1074-1074。此后，电介质层1054可发生在随后制造阶段以填充迹线1034、1084之间的间隙区域并覆盖它们。在另一个阶段，代表磁芯1040、1090的材料可以在第一电介质层1052上敷设。此外，代表绕组柱头1036、1038、1086、1088的材料可以从后表面迹线1034、1084的适当连接点建立，以建立各绕组1030、1080的横向侧面。介电材料的附加层1056可施加以封装磁芯1040、1090和电介质中的绕组柱头1036、1038、1086、1088。进一步的金属材料可被沉积在磁芯1040、1090的电介质覆盖的前侧，以建立前迹线1032、1084用于完成绕组1030、1080。其后，电介质的最终层1058可沉积在绕组1030、1080上，可容纳所需的任何互连结构1050、1052。
在实施例中，介电材料可以是高介电击穿的材料，诸如，聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅等。磁芯层1040、1090和磁通导体层1095可以由高磁导率材料形成，诸如基于CoTaZr（钴锆钽）、NiFe（镍铁素体）和FeCo（钴铁素体）的合金。最后，该绕组和金属互连结构可由合适的导电金属（诸如，金或铜）形成。
本文具体示出并描述本发明的多个实施例。然而，应当理解的是，本发明的修改和变体由上述教导覆盖并在所附权利要求的范围内，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (30)

1.一种集成电路，包括：
具有在其第一表面制造的有源组件的半导体管芯；
设置在所述半导体管芯的第一表面上的电感器层，包括具有磁芯的电感器，电感器的绕组定向于以平行于半导体管芯的第一表面的方向传导磁通；以及
相对第一表面，设置在半导体管芯的第二表面上的磁通导体。
2.如权利要求1所述的集成电路，其中，所述集成电路具有用于芯片级封装的封装配置。
3.如权利要求1所述的集成电路，其中，所述集成电路具有封装配置大小，以匹配有源电路元件和电感器的区域之间的较大区域。
4.如权利要求1所述的集成电路，还包括覆盖有源电路元件和电感器的密封剂。
5.如权利要求1所述的集成电路，还包括连接器，耦合所述电感器的端子和半导体管芯的第一表面上的有源电路元件。
6.如权利要求1所述的集成电路，还包括：从集成电路封装延伸的连接器，所述连接器耦合到所述电感器的端子。
7.如权利要求6所述的集成电路，还包括从集成电路封装延伸的第二连接器，所述连接器耦合到所述导体，所述导体经过电感器层并连接所述半导体管芯的第一表面上的有源电路。
8.如权利要求1所述的集成电路，其中，所述磁芯是固体芯。
9.如权利要求1的集成电路，其中，所述磁芯是具有介电材料的的多段磁芯，所述介电材料提供在相邻段之间的空隙中。
10.如权利要求1所述的集成电路，其中，所述电感器层包括至少两个电感器。
11.如权利要求1所述的集成电路，其中，所述电感器进一步包括第二磁芯，所述第二磁芯通常与第一磁芯对准，以及电感器绕组被设置为围绕每个磁芯上的单独螺旋线，响应于通过绕组的公共信号，每个螺旋产生与其他螺旋相反方向的磁通。
12.一种集成电路，包括：
具有在其第一表面制造的有源组件的半导体管芯；
设置在所述半导体管芯的第一表面上的电感器层，所述电感器层包括围绕磁芯提供的电感器绕组，电感器的绕组定向于以平行于半导体管芯的第一表面的方向传导磁通，其中所述电感器电连接到至少一个有源电路组件；以及
相对第一表面，设置在半导体管芯的第二表面上的磁通导体。
13.如权利要求12所述的集成电路，其中，所述集成电路具有用于芯片级封装的封装配置。
14.如权利要求12所述的集成电路，其中，所述磁芯和磁通导体是由共同材料制成。
15.如权利要求12所述的集成电路，还包括：从集成电路的封装延伸的连接器，所述连接器耦合到电感器的端子。
16.如权利要求15所述的集成电路，还包括从集成电路封装延伸的第二连接器，所述连接器耦合到所述导体，所述导体经过电感器层并连接所述半导体管芯的第一表面上的有源电路。
17.如权利要求12所述的集成电路，其中，所述磁芯是固体芯。
18.如权利要求12所述的集成电路，其中，所述磁芯是具有介电材料的的多段磁芯，所述介电材料提供在相邻段之间的空隙中。
19.如权利要求12所述的集成电路，其中所述电感器层包括至少两个电感器。
20.如权利要求12的方法，其中，所述电感器进一步包括第二磁芯，所述第二磁芯通常与第一磁芯对准，以及电感器绕组被设置为围绕每个磁芯上的单独螺旋线，响应于通过绕组的公共信号，每个螺旋产生与其他螺旋相反方向的磁通。
21.一种集成电路，包括：
具有在其第一表面制造的有源组件和具有至少一个硅通孔（TSV）的半导体管芯；和
相对于第一表面，设置在所述半导体管芯的第二表面上的电感器层，所述电感器层包括围绕磁芯提供的电感绕组，电感器的绕组定向于以平行于半导体管芯的第一表面的方向传导磁通，其中所述电感器电连接到电路径中的至少一个有源电路组件，所述电路径沿着TSV延伸。
22.如权利要求21所述的集成电路，其中，所述集成电路具有用于芯片级封装的封装配置。
23.如权利要求21所述的集成电路，还包括：从集成电路的封装延伸的连接器，所述连接器耦合到电感器的端子。
24.如权利要求21所述的集成电路，其中，所述磁芯是固体芯。
25.根据权利要求21的集成电路，所述磁芯是具有介电材料的的多段磁芯，所述介电材料提供在相邻段之间的空隙中。
26.如权利要求21所述的集成电路，其中，所述磁芯是多段磁芯，其中绕组的第一部分螺旋围绕在第一磁通产生方向中的第一段，以及绕组的第二部分螺旋围绕在第二磁通产生方向中的第二段，所述第二磁通产生方向相对于第一磁通产生方向。
27.如权利要求21所述的集成电路，其中，所述磁芯是多段磁芯，其中绕组的第一部分螺旋围绕在第一磁通产生方向中的第一段，以及绕组的第二部分螺旋围绕在第二磁通产生方向中的第二段，所述第二磁通产生方向相对于第一磁通产生方向。
28.如权利要求21所述的集成电路，其中所述磁芯是多段磁芯，其中绕组螺旋围绕第一段以产生磁通是第一路径，相邻于第一段提供第二和第三段，以提供返回磁通路径。
29.如权利要求21所述的集成电路，其中所述磁芯是提供闭环光通量的多段磁芯，其中，电感线圈被设置在与磁芯材料的易轴对准的磁芯段上。
30.如权利要求21所述的集成电路，其中所述电感器层包括至少两个电感器。
CN201280043251.7A 2011-09-06 2012-07-12 芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器 Active CN104160513B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161531459P 2011-09-06 2011-09-06
US61/531,459 2011-09-06
US13/273,726 2011-10-14
US13/273,726 US8558344B2 (en) 2011-09-06 2011-10-14 Small size and fully integrated power converter with magnetics on chip
PCT/US2012/046458 WO2013036323A2 (en) 2011-09-06 2012-07-12 A small size and fully integrated power converter with magnetics on chip

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104160513A true CN104160513A (zh) 2014-11-19
CN104160513B CN104160513B (zh) 2017-06-09

Family

ID=47752479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280043251.7A Active CN104160513B (zh) 2011-09-06 2012-07-12 芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器

Country Status (4)

Country Link
US (3) US8558344B2 (zh)
EP (2) EP2754178B1 (zh)
CN (1) CN104160513B (zh)
WO (1) WO2013036323A2 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105489597A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 华为技术有限公司 系统级封装模块组件、系统级封装模块及电子设备
CN106024722A (zh) * 2015-03-25 2016-10-12 英飞凌科技美国公司 具有使用导电片段的集成输出电感器的半导体封装体
CN106449550A (zh) * 2016-11-10 2017-02-22 成都线易科技有限责任公司 芯片封装模块
CN106601728A (zh) * 2016-11-04 2017-04-26 苏州青新方电子科技有限公司 立体层叠式感性元件和晶圆芯片的集成器件及制法与应用
WO2017118298A1 (zh) * 2016-01-06 2017-07-13 厦门市三安光电科技有限公司 发光二极管及其制作方法
CN107408534A (zh) * 2015-02-11 2017-11-28 恩都冉科技 具有集成无源组件的开关式功率级
WO2020118827A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Power converter
CN111788679A (zh) * 2018-02-13 2020-10-16 思睿逻辑国际半导体有限公司 包含无源电气组件的集成电路的制造

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130027170A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-31 Analog Devices, Inc. Isolated power converter with magnetics on chip
US10529475B2 (en) * 2011-10-29 2020-01-07 Intersil Americas LLC Inductor structure including inductors with negligible magnetic coupling therebetween
WO2013101131A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Intel Corporation Integrated inductor for integrated circuit devices
WO2013101249A1 (en) * 2011-12-31 2013-07-04 Intel Corporation Fully integrated voltage regulators for multi-stack integrated circuit architectures
CN103327726A (zh) * 2012-03-19 2013-09-25 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电子装置及其印刷电路板的布局结构
US11116081B2 (en) * 2012-09-11 2021-09-07 Ferric Inc. Laminated magnetic core inductor with magnetic flux closure path parallel to easy axes of magnetization of magnetic layers
US9844141B2 (en) 2012-09-11 2017-12-12 Ferric, Inc. Magnetic core inductor integrated with multilevel wiring network
US11064610B2 (en) 2012-09-11 2021-07-13 Ferric Inc. Laminated magnetic core inductor with insulating and interface layers
US10244633B2 (en) 2012-09-11 2019-03-26 Ferric Inc. Integrated switched inductor power converter
US10893609B2 (en) * 2012-09-11 2021-01-12 Ferric Inc. Integrated circuit with laminated magnetic core inductor including a ferromagnetic alloy
US11197374B2 (en) 2012-09-11 2021-12-07 Ferric Inc. Integrated switched inductor power converter having first and second powertrain phases
US11058001B2 (en) 2012-09-11 2021-07-06 Ferric Inc. Integrated circuit with laminated magnetic core inductor and magnetic flux closure layer
US9083332B2 (en) * 2012-12-05 2015-07-14 Volterra Semiconductor Corporation Integrated circuits including magnetic devices
US9337251B2 (en) * 2013-01-22 2016-05-10 Ferric, Inc. Integrated magnetic core inductors with interleaved windings
US8941212B2 (en) * 2013-02-06 2015-01-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Helical spiral inductor between stacking die
US9373583B2 (en) 2013-03-01 2016-06-21 Qualcomm Incorporated High quality factor filter implemented in wafer level packaging (WLP) integrated device
US9035421B2 (en) 2013-03-01 2015-05-19 Qualcomm Incorporated High quality factor inductor implemented in wafer level packaging (WLP)
US9293997B2 (en) 2013-03-14 2016-03-22 Analog Devices Global Isolated error amplifier for isolated power supplies
US9748324B2 (en) * 2013-05-21 2017-08-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of fabricating magnetic core inductors for an integrated voltage regulator
US20150061815A1 (en) * 2013-09-04 2015-03-05 International Business Machines Corporation Planar inductors with closed magnetic loops
JP2015082524A (ja) * 2013-10-21 2015-04-27 ソニー株式会社 配線基板、半導体装置
US20150143690A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Texas Instruments Incorporated Forming integrated inductors and transformers with embedded magnetic cores
US9647053B2 (en) 2013-12-16 2017-05-09 Ferric Inc. Systems and methods for integrated multi-layer magnetic films
US10251280B2 (en) 2013-12-31 2019-04-02 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit with micro inductor and micro transformer with magnetic core
US10128325B2 (en) * 2014-03-26 2018-11-13 Wafertech, Llc Inductor structures for integrated circuits
US9693461B2 (en) 2014-04-16 2017-06-27 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Magnetic-core three-dimensional (3D) inductors and packaging integration
US10629357B2 (en) 2014-06-23 2020-04-21 Ferric Inc. Apparatus and methods for magnetic core inductors with biased permeability
US9991040B2 (en) 2014-06-23 2018-06-05 Ferric, Inc. Apparatus and methods for magnetic core inductors with biased permeability
US11302469B2 (en) * 2014-06-23 2022-04-12 Ferric Inc. Method for fabricating inductors with deposition-induced magnetically-anisotropic cores
CN104347587A (zh) * 2014-09-15 2015-02-11 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种立体集成电感结构
JP6406354B2 (ja) * 2014-10-09 2018-10-17 株式会社村田製作所 インダクタ部品
US9871004B2 (en) * 2014-12-10 2018-01-16 Suzhou Qing Xin Fang Electronics Technology Co., Ltd. Laminates of integrated electromagnetically shieldable thin inductors, capacitors, and semiconductor chips
US9565768B2 (en) * 2015-03-25 2017-02-07 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor package with integrated output inductor on a printed circuit board
US10290414B2 (en) * 2015-08-31 2019-05-14 Qualcomm Incorporated Substrate comprising an embedded inductor and a thin film magnetic core
US20170234942A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Texas Instruments Incorporated Layouts for interlevel crack prevention in fluxgate technology manufacturing
US10354950B2 (en) 2016-02-25 2019-07-16 Ferric Inc. Systems and methods for microelectronics fabrication and packaging using a magnetic polymer
US11277067B2 (en) * 2016-03-03 2022-03-15 Delta Electronics, Inc. Power module and manufacturing method thereof
US9960669B2 (en) * 2016-03-21 2018-05-01 Analog Devices, Inc. Hybrid soft-start for isolated converter
US10083922B2 (en) * 2016-11-23 2018-09-25 Intel Corporation Inductor interconnect
JP6597576B2 (ja) * 2016-12-08 2019-10-30 株式会社村田製作所 インダクタ、および、ｄｃ−ｄｃコンバータ
US10153084B2 (en) * 2017-01-04 2018-12-11 Silicon Laboratories Inc. Physical design in magnetic environment
US10593449B2 (en) 2017-03-30 2020-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic inductor with multiple magnetic layer thicknesses
US10607759B2 (en) 2017-03-31 2020-03-31 International Business Machines Corporation Method of fabricating a laminated stack of magnetic inductor
US10597769B2 (en) 2017-04-05 2020-03-24 International Business Machines Corporation Method of fabricating a magnetic stack arrangement of a laminated magnetic inductor
US10818608B2 (en) * 2017-04-10 2020-10-27 Credo Technology Group Limited Cage-shielded interposer inductances
US10134671B1 (en) * 2017-05-02 2018-11-20 Micron Technology, Inc. 3D interconnect multi-die inductors with through-substrate via cores
US10872843B2 (en) 2017-05-02 2020-12-22 Micron Technology, Inc. Semiconductor devices with back-side coils for wireless signal and power coupling
US10121739B1 (en) * 2017-05-02 2018-11-06 Micron Technology, Inc. Multi-die inductors with coupled through-substrate via cores
US20180323369A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Micron Technology, Inc. Inductors with through-substrate via cores
US10347411B2 (en) 2017-05-19 2019-07-09 International Business Machines Corporation Stress management scheme for fabricating thick magnetic films of an inductor yoke arrangement
US11335767B2 (en) * 2017-07-31 2022-05-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure and method of fabricating the same
EP3665767A1 (en) 2017-08-07 2020-06-17 Raytheon Company Hereterogenously integrated power converter assembly
US10340812B2 (en) 2017-09-13 2019-07-02 Raytheon Company Flexible power converter architecture based on interposer and modular electronic units
US10454163B2 (en) * 2017-09-22 2019-10-22 Intel Corporation Ground layer design in a printed circuit board (PCB)
US20190272936A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-05 Intel Corporation Fully embedded magnetic-core in core layer for custom inductor in ic substrate
US10748810B2 (en) * 2018-05-29 2020-08-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of manufacturing an integrated inductor with protections caps on conductive lines
US11158448B2 (en) * 2018-06-14 2021-10-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Packaging layer inductor
US11348718B2 (en) 2018-06-29 2022-05-31 Intel Corporation Substrate embedded magnetic core inductors and method of making
US11393751B2 (en) 2018-08-21 2022-07-19 Intel Corporation Package-integrated multi-turn coil embedded in a package magnetic core
US20200066830A1 (en) * 2018-08-21 2020-02-27 Intel Corporation Magnetic core inductors on package substrates
US20200091053A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-19 Intel Corporation Integrated circuit package supports having inductors with magnetic material
CN109741903B (zh) * 2018-12-11 2021-02-09 北京航空航天大学 一种mems直线形螺线管电感器及其制造方法
US11018065B2 (en) * 2019-08-22 2021-05-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device structure with magnetic element in testing region
US11152975B2 (en) 2019-10-16 2021-10-19 Analog Devices International Unlimited Company High frequency galvanic isolators
US11367557B2 (en) * 2019-12-16 2022-06-21 International Business Machines Corporation Semiconductor chip having one or more on-chip metal winding and enclosed by top and bottom chip-external ferromagnetic cores
US11715722B2 (en) * 2020-04-30 2023-08-01 Wolfspeed, Inc. Wirebond-constructed inductors
US11935678B2 (en) 2020-12-10 2024-03-19 GLOBALFOUNDARIES Singapore Pte. Ltd. Inductive devices and methods of fabricating inductive devices
US20220216295A1 (en) * 2021-01-07 2022-07-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Inductor, semiconductor device including the same, and manufacturing method thereof
CN112864136B (zh) * 2021-01-14 2023-04-18 长鑫存储技术有限公司 半导体结构及其制作方法
US11711894B1 (en) 2022-02-03 2023-07-25 Analog Devices International Unlimited Company Capacitively coupled resonators for high frequency galvanic isolators

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877667A (en) * 1996-08-01 1999-03-02 Advanced Micro Devices, Inc. On-chip transformers
CN1279819A (zh) * 1997-09-22 2001-01-10 泽夫·利普克斯 铁芯和线圈结构以及其制作方法
US6303971B1 (en) * 1996-11-19 2001-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Inductor for semiconductor device and method for making the same
US20030234436A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device with a spiral inductor and magnetic material
US20060039224A1 (en) * 2004-08-23 2006-02-23 Lotfi Ashraf W Integrated circuit employable with a power converter
US20090091414A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Hopper Peter J On-chip inductor for high current applications
CN101471339A (zh) * 2007-10-29 2009-07-01 技领半导体(上海)有限公司 集成电路及相关方法及芯片尺寸封装集成电路
US7876188B2 (en) * 2006-11-06 2011-01-25 Tang System Green technologies: the killer application of EMI-free on-chip inductor

Family Cites Families (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3537022A (en) 1968-01-10 1970-10-27 Hewlett Packard Co Signal translating circuit
US4027152A (en) 1975-11-28 1977-05-31 Hewlett-Packard Company Apparatus and method for transmitting binary-coded information
GB2014380B (en) 1978-02-01 1982-09-08 Ici Ltd Control circuit for energising an electrically ignited load
NL8102148A (nl) 1981-05-01 1982-12-01 Philips Nv Magnetisch overdrachtselement alsmede magnetisch permeabel onderdeel voor een magnetisch overdrachtselement.
US4748419A (en) 1986-04-28 1988-05-31 Burr-Brown Corporation Isolation amplifier with precise timing of signals coupled across isolation barrier
US4777465A (en) 1986-04-28 1988-10-11 Burr-Brown Corporation Square toroid transformer for hybrid integrated circuit
US5184103A (en) 1987-05-15 1993-02-02 Bull, S.A. High coupling transformer adapted to a chopping supply circuit
US5070317A (en) 1989-01-17 1991-12-03 Bhagat Jayant K Miniature inductor for integrated circuits and devices
US5215866A (en) 1989-08-09 1993-06-01 Avantek, Inc. Broadband printed spiral
JPH0377360A (ja) 1989-08-18 1991-04-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
NL8902569A (nl) 1989-10-17 1991-05-16 Philips Nv Dunnefilm magneetkop.
DE4117878C2 (de) 1990-05-31 1996-09-26 Toshiba Kawasaki Kk Planares magnetisches Element
US5126714A (en) 1990-12-20 1992-06-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Integrated circuit transformer
JP2998325B2 (ja) 1991-08-30 2000-01-11 日本電気株式会社 Ｅｃｌ回路
US5469334A (en) * 1991-09-09 1995-11-21 Power Integrations, Inc. Plastic quad-packaged switched-mode integrated circuit with integrated transformer windings and mouldings for transformer core pieces
JP3102125B2 (ja) 1992-02-28 2000-10-23 富士電機株式会社 薄膜磁気素子
DE4306655C2 (de) 1992-03-04 1997-04-30 Toshiba Kawasaki Kk Verfahren zum Herstellen eines planaren Induktionselements
JP3141562B2 (ja) 1992-05-27 2001-03-05 富士電機株式会社 薄膜トランス装置
US5502430A (en) 1992-10-29 1996-03-26 Hitachi, Ltd. Flat transformer and power supply unit having flat transformer
US5430613A (en) 1993-06-01 1995-07-04 Eaton Corporation Current transformer using a laminated toroidal core structure and a lead frame
US5478773A (en) 1994-04-28 1995-12-26 Motorola, Inc. Method of making an electronic device having an integrated inductor
US5701037A (en) 1994-11-15 1997-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for inductive signal transmission between the chip layers of a vertically integrated circuit
JP3545074B2 (ja) * 1994-12-27 2004-07-21 独立行政法人 科学技術振興機構 半導体基板に集積される磁気検出素子及び磁気検出モジュール
US6195232B1 (en) 1995-08-24 2001-02-27 Torohead, Inc. Low-noise toroidal thin film head with solenoidal coil
US5952849A (en) 1997-02-21 1999-09-14 Analog Devices, Inc. Logic isolator with high transient immunity
US6054780A (en) 1997-10-23 2000-04-25 Analog Devices, Inc. Magnetically coupled signal isolator using a Faraday shielded MR or GMR receiving element
US6873065B2 (en) 1997-10-23 2005-03-29 Analog Devices, Inc. Non-optical signal isolator
US20030042571A1 (en) 1997-10-23 2003-03-06 Baoxing Chen Chip-scale coils and isolators based thereon
TW402725B (en) 1998-01-06 2000-08-21 Alps Electric Co Ltd Core for use in inductive element, transformer and inductor
US6008102A (en) 1998-04-09 1999-12-28 Motorola, Inc. Method of forming a three-dimensional integrated inductor
US6054914A (en) 1998-07-06 2000-04-25 Midcom, Inc. Multi-layer transformer having electrical connection in a magnetic core
US6087882A (en) 1998-12-04 2000-07-11 Analog Devices, Inc. Ultra-low power magnetically coupled digital isolator using spin valve resistors
US6198374B1 (en) 1999-04-01 2001-03-06 Midcom, Inc. Multi-layer transformer apparatus and method
US6356183B1 (en) 1999-08-17 2002-03-12 United Microelectronics Corp. Method of manufacturing an inductor
US6429763B1 (en) 2000-02-01 2002-08-06 Compaq Information Technologies Group, L.P. Apparatus and method for PCB winding planar magnetic devices
US6262600B1 (en) 2000-02-14 2001-07-17 Analog Devices, Inc. Isolator for transmitting logic signals across an isolation barrier
US20030070282A1 (en) 2000-04-27 2003-04-17 Bh Electronics, Inc. Ultra-miniature magnetic device
CN100356605C (zh) 2001-07-19 2007-12-19 松下电器产业株式会社 磁性传感器及其制造方法
US6512285B1 (en) * 2001-10-05 2003-01-28 Skyworks Solutions, Inc. High inductance inductor in a semiconductor package
KR100464097B1 (ko) * 2002-03-14 2005-01-03 삼성전자주식회사 반도체기판에 집적된 자계검출소자 및 그 제조방법
US7042325B2 (en) 2002-05-31 2006-05-09 International Rectifier Corporation Planar transformer arrangement
US7352269B2 (en) * 2002-12-13 2008-04-01 Volterra Semiconductor Corporation Method for making magnetic components with N-phase coupling, and related inductor structures
JP2004274004A (ja) * 2003-01-16 2004-09-30 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 超小型電力変換装置
KR100544475B1 (ko) * 2003-01-25 2006-01-24 삼성전자주식회사 반도체기판에 집적된 자계검출소자 및 그 제조방법
US7041526B2 (en) * 2003-02-25 2006-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic field detecting element and method for manufacturing the same
US7075329B2 (en) 2003-04-30 2006-07-11 Analog Devices, Inc. Signal isolators using micro-transformers
JP4059498B2 (ja) 2003-10-24 2008-03-12 ローム株式会社 半導体装置
CN1316522C (zh) 2004-01-14 2007-05-16 电子科技大学 一种n层磁芯的Ⅰ型薄膜变压器阵列及其制备方法
US7262680B2 (en) 2004-02-27 2007-08-28 Illinois Institute Of Technology Compact inductor with stacked via magnetic cores for integrated circuits
US7421028B2 (en) 2004-06-03 2008-09-02 Silicon Laboratories Inc. Transformer isolator for digital power supply
US7902627B2 (en) 2004-06-03 2011-03-08 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolation circuitry with improved common mode detector
US7460604B2 (en) 2004-06-03 2008-12-02 Silicon Laboratories Inc. RF isolator for isolating voltage sensing and gate drivers
US8169108B2 (en) 2004-06-03 2012-05-01 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolator
US7738568B2 (en) 2004-06-03 2010-06-15 Silicon Laboratories Inc. Multiplexed RF isolator
US7302247B2 (en) 2004-06-03 2007-11-27 Silicon Laboratories Inc. Spread spectrum isolator
US8049573B2 (en) 2004-06-03 2011-11-01 Silicon Laboratories Inc. Bidirectional multiplexed RF isolator
US7577223B2 (en) 2004-06-03 2009-08-18 Silicon Laboratories Inc. Multiplexed RF isolator circuit
US7821428B2 (en) 2004-06-03 2010-10-26 Silicon Laboratories Inc. MCU with integrated voltage isolator and integrated galvanically isolated asynchronous serial data link
US8198951B2 (en) 2004-06-03 2012-06-12 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolation circuitry
US7447492B2 (en) 2004-06-03 2008-11-04 Silicon Laboratories Inc. On chip transformer isolator
US7376212B2 (en) 2004-06-03 2008-05-20 Silicon Laboratories Inc. RF isolator with differential input/output
US7737871B2 (en) 2004-06-03 2010-06-15 Silicon Laboratories Inc. MCU with integrated voltage isolator to provide a galvanic isolation between input and output
US7489526B2 (en) 2004-08-20 2009-02-10 Analog Devices, Inc. Power and information signal transfer using micro-transformers
US7558080B2 (en) 2004-08-20 2009-07-07 Analog Devices, Inc. Power converter system
KR101296238B1 (ko) * 2005-10-28 2013-08-13 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 Ｄｃ―ｄｃ 컨버터
US7719305B2 (en) 2006-07-06 2010-05-18 Analog Devices, Inc. Signal isolator using micro-transformers
US7449987B2 (en) 2006-07-06 2008-11-11 Harris Corporation Transformer and associated method of making
US9019057B2 (en) 2006-08-28 2015-04-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Galvanic isolators and coil transducers
US7852186B2 (en) 2006-08-28 2010-12-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coil transducer with reduced arcing and improved high voltage breakdown performance characteristics
US7298238B1 (en) 2006-12-15 2007-11-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Programmable microtransformer
US20080238601A1 (en) 2007-03-28 2008-10-02 Heraeus Inc. Inductive devices with granular magnetic materials
US20090085704A1 (en) * 2007-10-01 2009-04-02 Infineon Technologies Austria Ag Chip inductor
US9269485B2 (en) 2007-11-29 2016-02-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of creating spiral inductor having high Q value
TWI384739B (zh) * 2008-01-03 2013-02-01 Delta Electronics Inc 組合式電路及電子元件
US8089311B2 (en) 2008-01-22 2012-01-03 Analog Devices, Inc. Signal amplifier
US8084894B2 (en) 2008-02-04 2011-12-27 Analog Devices, Inc. Solid state relay
US8013709B2 (en) 2008-04-18 2011-09-06 Delta Electronics, Inc. Conductive module and assembly structure having such conductive module
US7648911B2 (en) * 2008-05-27 2010-01-19 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming embedded passive circuit elements interconnected to through hole vias
US20090309687A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Aleksandar Aleksov Method of manufacturing an inductor for a microelectronic device, method of manufacturing a substrate containing such an inductor, and substrate manufactured thereby,
US7983059B2 (en) 2008-09-02 2011-07-19 Analog Devices, Inc. High frequency power converter based on transformers
EP2242067B1 (en) 2009-04-16 2013-01-23 SEPS Technologies AB A transformer
WO2010144166A1 (en) 2009-06-12 2010-12-16 University Of Florida Research Foundation Inc. Electromechanical inductors and transformers
US8931457B2 (en) 2009-08-18 2015-01-13 Woodward, Inc. Multiplexing drive circuit for an AC ignition system with current mode control and fault tolerance detection
JP5702675B2 (ja) 2010-06-18 2015-04-15 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US8470612B2 (en) * 2010-10-07 2013-06-25 Infineon Technologies Ag Integrated circuits with magnetic core inductors and methods of fabrications thereof
CN102738128B (zh) * 2011-03-30 2015-08-26 香港科技大学 大电感值集成磁性感应器件及其制造方法
US8836078B2 (en) * 2011-08-18 2014-09-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Vertically oriented inductor within interconnect structures and capacitor structure thereof
US8675368B2 (en) * 2011-08-18 2014-03-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Vertically oriented semiconductor device and shielding structure thereof
US8791784B2 (en) * 2011-08-18 2014-07-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Vertically oriented semiconductor device and shielding structure thereof
US9106130B2 (en) * 2012-07-16 2015-08-11 Power Systems Technologies, Inc. Magnetic device and power converter employing the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877667A (en) * 1996-08-01 1999-03-02 Advanced Micro Devices, Inc. On-chip transformers
US6303971B1 (en) * 1996-11-19 2001-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Inductor for semiconductor device and method for making the same
CN1279819A (zh) * 1997-09-22 2001-01-10 泽夫·利普克斯 铁芯和线圈结构以及其制作方法
US20030234436A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device with a spiral inductor and magnetic material
US20060039224A1 (en) * 2004-08-23 2006-02-23 Lotfi Ashraf W Integrated circuit employable with a power converter
US7876188B2 (en) * 2006-11-06 2011-01-25 Tang System Green technologies: the killer application of EMI-free on-chip inductor
US20090091414A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Hopper Peter J On-chip inductor for high current applications
CN101471339A (zh) * 2007-10-29 2009-07-01 技领半导体(上海)有限公司 集成电路及相关方法及芯片尺寸封装集成电路

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107408534A (zh) * 2015-02-11 2017-11-28 恩都冉科技 具有集成无源组件的开关式功率级
CN106024722B (zh) * 2015-03-25 2019-12-10 英飞凌科技美国公司 具有使用导电片段的集成输出电感器的半导体封装体
US10074620B2 (en) 2015-03-25 2018-09-11 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor package with integrated output inductor using conductive clips
CN106024722A (zh) * 2015-03-25 2016-10-12 英飞凌科技美国公司 具有使用导电片段的集成输出电感器的半导体封装体
US11133128B2 (en) 2015-12-28 2021-09-28 Huawei Technologies Co., Ltd. System in package module assembly, system in package module, and electronic device
WO2017114311A1 (zh) * 2015-12-28 2017-07-06 华为技术有限公司 系统级封装模块组件、系统级封装模块及电子设备
CN105489597A (zh) * 2015-12-28 2016-04-13 华为技术有限公司 系统级封装模块组件、系统级封装模块及电子设备
CN105489597B (zh) * 2015-12-28 2018-06-15 华为技术有限公司 系统级封装模块组件、系统级封装模块及电子设备
WO2017118298A1 (zh) * 2016-01-06 2017-07-13 厦门市三安光电科技有限公司 发光二极管及其制作方法
CN106601728A (zh) * 2016-11-04 2017-04-26 苏州青新方电子科技有限公司 立体层叠式感性元件和晶圆芯片的集成器件及制法与应用
CN106449550A (zh) * 2016-11-10 2017-02-22 成都线易科技有限责任公司 芯片封装模块
CN106449550B (zh) * 2016-11-10 2020-05-12 成都线易科技有限责任公司 芯片封装模块
CN111788679A (zh) * 2018-02-13 2020-10-16 思睿逻辑国际半导体有限公司 包含无源电气组件的集成电路的制造
WO2020118827A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Power converter
US11127524B2 (en) 2018-12-14 2021-09-21 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Power converter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013036323A3 (en) 2014-05-15
EP2754178A2 (en) 2014-07-16
EP2754178A4 (en) 2015-08-05
EP3591710A1 (en) 2020-01-08
US8907448B2 (en) 2014-12-09
US9640604B2 (en) 2017-05-02
WO2013036323A2 (en) 2013-03-14
US20140061854A1 (en) 2014-03-06
CN104160513B (zh) 2017-06-09
US20150137932A1 (en) 2015-05-21
US8558344B2 (en) 2013-10-15
EP3591710B1 (en) 2023-06-28
EP2754178B1 (en) 2019-08-28
US20130056847A1 (en) 2013-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104160513B (zh) 芯片上具有磁性的小尺寸和全集成的功率转换器
US20200243240A1 (en) Isolated power converter with magnetics on chip
JP5549600B2 (ja) 平板状コイル付きモジュールの製造方法及び平板状コイル付きモジュール
US8102236B1 (en) Thin film inductor with integrated gaps
US9564264B2 (en) High frequency integrated point-of-load power converter with embedded inductor substrate
US10109404B2 (en) Low profile coupled inductor substrate with transient speed improvement
CN104969312B (zh) 无基板分立耦合电感器结构
US20120233849A1 (en) Magnetically enhanced power inductor with self-aligned hard axis magnetic core produced in an applied magnetic field using a damascene process sequence
WO2014187057A1 (zh) 电路板及具有该电路板的电源转换装置
US20210384292A1 (en) Integration of inductors with advanced-node system-on-chip (soc) using glass wafer with inductors and wafer-to-wafer joining
EP2242066A1 (en) Inductive components for dc/dc converters and methods of manufacture thereof
Bellaredj et al. Magnetic core solenoid power inductors on organic substrate for system-in-package integrated high-frequency voltage regulators
JP6551256B2 (ja) コイル部品、コイル部品を内蔵した回路基板、並びに、コイル部品を備える電源回路
Bellaredj et al. Design, fabrication, and characterization of package embedded solenoidal magnetic core inductors for high-efficiency System-in-Package integrated voltage regulators
KR102661756B1 (ko) 계층화 가공-구성의 이중-권선 내장형 솔레노이드 인덕터
US20230335511A1 (en) Packaging Substrate
Lee et al. A 3D-Printed Fourth-Order Stacked Filter for Integrated DC-DC Converters
Eshkoli et al. High performance integrated inductors for power management applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant