CN105761880A - 一种薄膜电感和电源转换电路 - Google Patents

一种薄膜电感和电源转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄膜电感。该薄膜电感包括：薄膜磁芯，该薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和第二端部，多个磁柱之间相隔离且均呈杆状，每个磁柱的一端与第一端部相接触，另一端与第二端部相接触；该多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个非绕组磁柱，非绕组磁柱位于两个以上绕组磁柱的一侧；或，该多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱，两个以上绕组磁柱位于两个非绕组磁柱之间；该薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每层磁性薄膜中位于第一端部和第二端部且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，第一类间隙的长度方向与磁性薄膜的难磁化方向平行；磁性薄膜层叠并重合，每层磁性薄膜上的所有第一类间隙的宽度之和相等。

Description

一种薄膜电感和电源转换电路
技术领域
本发明涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种薄膜电感和电源转换电路。
背景技术
芯片电源的电源转换系统朝着小型化的方向发展，电源转换系统中的主要器件电感的体积较大，很难集成到处理器中去。目前，已知一种高频硅基铜-磁铁-铜(CopperMagneticCopper，简称“CMC”)磁膜电感，其薄膜磁芯由多层磁性薄膜层叠而成，形状可以是闭合的口字型。
但是，由于磁性薄膜的各向异性的特点，磁性薄膜在不同的方向上，磁性能不同，并且具有非常大的差异。若沿着难于磁通流通的方向设计电感，在形成的磁芯结构中，沿着易于磁通流通的方向，磁导率较大，磁芯容易饱和。磁芯饱和导致磁导率为零，使电感量急剧下降，导致电流激增，严重时甚至烧毁器件。
并且，由于正常工作时的电流包括直流电流和交流电流，所产生的直流磁通和交流磁通在闭合的铁芯内流通，造成难于磁通流通的方向的交流磁通加强，也会导致磁芯易饱和的问题。
发明内容
本申请提出一种薄膜电感和电源转换电路，以解决磁性薄膜材料磁芯易饱和的问题。
第一方面，本申请提出一种薄膜电感，所述薄膜电感包括：薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触；所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个非绕组磁柱，所述非绕组磁柱位于所述两个以上绕组磁柱的一侧；或者，所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱，所述两个以上绕组磁柱位于所述两个非绕组磁柱之间；所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个所述第一类间隙，其中，所述第一类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第一类间隙沿所述第一类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜位于所述第一端部或所述第二端部的区域，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；在所述薄膜磁性包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第一类间隙的宽度之和是相等的。
其中，绕组磁柱是指在绕制有绕组的磁柱，非绕组磁柱是指未绕制绕组的磁柱。
通过在第一端部或第二端部(即，易磁化方向)的相邻绕组磁柱间的区域设置第一类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和。并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化轴方向上的绕组磁柱中的部分磁通引到非绕组磁柱中，从而减小了绕组磁柱中的磁芯饱和的风险。
可选地，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米。
通过仿真实验发现，第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米时，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
可选地，所述第一端部与所述第二端部相互平行。
可选地，所述多个磁柱之间互相平行。
可选地，每一磁柱与所述薄膜磁芯的第一端部相垂直。
可选地，每两个相邻的磁柱之间的间距相同。
可选地，所述薄膜电感还包括与所述两个以上绕组磁柱的数目相同的绕组，每一绕组绕在一个绕组磁柱上，且所有绕组的绕制方向相同。
可选地，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，每层磁性薄膜均采用相同的材料。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第一类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第一类间隙相重合。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第一类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第一类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，在所述多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，所述一个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；在所述多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，所述两个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；其中，所述第二类间隙的宽度w2小于或等于1毫米。
通过在非绕组磁柱中设置第二类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节第二类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。
可选地，所述第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米。
通过仿真实验发现，第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米时，对减小磁导率、避免非绕组磁柱中的磁芯饱和以及控制耦合系数的效果最好。
结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第二类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第二类间隙相重合。
结合第一方面的上述可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第二类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第二类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
第二方面，本申请提供一种薄膜电感，所述薄膜电感包括薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触；所述多个磁柱包括两个绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱，所述一个以上非绕组磁柱位于所述两个绕组磁柱之间；所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个所述第三类间隙，其中，所述第三类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第三类间隙沿所述第三类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜位于所述第一端部或所述第二端部的区域，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第三类间隙的宽度之和是相等的。
通过在第一端部和第二端部的相邻绕组磁柱和非绕组磁柱间的区域设置第三类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和。并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化方向上的绕组磁柱中的部分磁通引到非绕组磁柱中，从而减小了绕组磁柱中的磁芯饱和的风险。
可选地，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部或所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有两个以上所述第三类间隙。
可选地，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于10微米。
通过仿真实验发现，第三类间隙的宽度w1小于或等于10微米时，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
可选地，所述第一端部与所述第二端部相互平行。
可选地，所述多个磁柱之间互相平行。
可选地，每一磁柱与所述薄膜磁芯的第一端部相垂直。
可选地，每两个相邻的磁柱之间的间距相同。
可选地，所述薄膜电感还包括与所述至少两个绕组磁柱的数目相同的绕组，每一绕组绕在一个绕组磁柱上，且所有绕组的绕制方向相同。
可选地，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，每层磁性薄膜均采用相同的材料。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第三类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第三类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第三类间隙与所述第二层磁性薄膜内的位置相对应的所述第三类间隙相重合。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第三类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第三类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第三类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
结合第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，在所述多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，所述一个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；在所述多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，所述两个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；其中，所述第四类间隙的宽度w4小于或等于1毫米。
通过在非绕组磁柱中设置第四类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节第四类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。
可选地，所述第四类间隙的宽度w4满足10微米≤w4≤50微米。
通过仿真实验发现，第四类间隙的宽度w4满足10微米≤w4≤50微米时，对减小磁导率、避免非绕组磁柱中的磁芯饱和以及控制耦合系数的效果最好。
结合第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第四类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第四类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第四类间隙与所述第二层磁性薄膜内的位置相对应的所述第四类间隙相重合。
结合第二方面的上述可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第四类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第四类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第四类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
第三方面，本申请提供一种薄膜电感，所述薄膜电感包括薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触，所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱；所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，其中，所述第一类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第一类间隙沿所述第一类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；或，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个第三类间隙，其中，所述第三类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第三类间隙沿所述第三类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第一类间隙的宽度之和是相等的。
通过第一端部和第二端部的相邻绕组磁柱间的区域设置第一类间隙，或者在第一端部和第二端部的相邻绕组磁柱和非绕组磁柱间的区域设置第三类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和。并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化方向的绕组磁柱中的部分磁通引到非绕组磁柱中，从而减小了绕组磁柱中的磁芯饱和的风险。
可选地，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米，或第三类间隙的宽度w3小于或等于10微米。
通过仿真实验发现，第一类间隙或第三类间隙的宽度小于或等于10微米时，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第一类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第一类间隙相重合。
结合第三方面，在第三方面的第二种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第一类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第一类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，在所述多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，所述一个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；在所述多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，所述两个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；其中，所述第二类间隙的宽度w2小于或等于1毫米。
通过在非绕组磁柱中设置第二类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节第二类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。
可选地，所述第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米。
通过仿真实验发现，第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米时，对减小磁导率、避免非绕组磁柱中的磁芯饱和以及控制耦合系数的效果最好。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，在所述薄膜磁性包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第二类间隙与所述第二层磁性薄膜内的位置相对应的所述第二类间隙相重合。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第五种可能的实现方式中，在所述薄膜磁性包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第二类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第二类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
结合第三方面，在第三方面的第六种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第三类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第三类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第三类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第三类间隙相重合。
结合第三方面，在第三方面的第七种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第三类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第三类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第三类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第八种可能的实现方式中，在所述多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，所述一个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；在所述多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，所述两个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；其中，所述第四类间隙的宽度w4小于或等于1毫米。
通过在非绕组磁柱中设置第四类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节第四类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。
可选地，所述第四类间隙的宽度w4满足10微米≤w4≤50微米。
通过仿真实验发现，第四类间隙的宽度w4满足10微米≤w4≤50微米时，对减小磁导率、避免非绕组磁柱中的磁芯饱和以及控制耦合系数的效果最好。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第九种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第四类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第四类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第四类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第四类间隙相重合。
结合第三方面的上述可能的实现方式，在第三方面的第十种可能的实现方式中，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第四类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第四类间隙均是互相重合的。
通过将各层的第四类间隙设置在相同位置，便于掩膜版的制作，节省成本。
在某些实现方式中，所述薄膜材料为高频硅基铜-磁铁-铜CMC磁膜电感。
第四方面，本申请提供一种电源转换电路，所述电源转换电路包括：直流电源、至少一个开关单元和至少一个电感单元，所述至少一个开关单元与所述至少一个电感单元一一对应，每个电感单元通过所对应的开关单元与所述直流电源相连，其中，所述至少一个电感单元中的每个电感单元包括第一方面至第三方面中的任意一种可能的实现方式中的薄膜电感。
第五方面，本申请提供一种薄膜电感的制备方法，所述制备方法包括：形成两个以上下层绕组；形成薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触，所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱；所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，其中，所述第一类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第一类间隙沿所述第一类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；或，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个第三类间隙，其中，所述第三类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第三类间隙沿所述第三类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第一类间隙的宽度之和是相等的；形成两个以上上层绕组，所述两个以上下层绕组与所述两个以上下层绕组一一对应，所述两个以上下层绕组与所述两个以上上层绕组构成两个以上绕组，所述两个以上绕组分别绕制在所述两个以上绕组磁柱上，所述两个以上绕组与所述两个以上绕组磁柱一一对应，且每个绕组的绕制方向相同。
本申请提供一种薄膜电感和电源转换电路，能够解决薄膜磁性材料磁芯易饱和的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b是根据本发明一实施例的薄膜电感的结构示意图。
图2是根据本发明另一实施例的薄膜电感的结构示意图。
图3是根据本发明又一实施例的薄膜电感的结构示意图。
图4是根据本发明一实施例的电源转换系统的示意图。
图5是电感单元正常工作时的电流波形图。
图6a和图6b是电感单元正常工作时在磁柱中产生的磁通的示意图。
图7是根据本发明再一实施例的薄膜电感的结构示意图。
图8是根据本发明再一实施例的薄膜电感的结构示意图。
图9a和图9b是电感单元正常工作时在磁柱中产生的磁通的示意图。
图10是根据本发明一实施例的薄膜电感的制备方法的示意性流程图。
图11a至图11e是根据本发明一实施例的薄膜电感的制备方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
应理解，本发明实施例的薄膜电感可以应用于电源转换系统中，也可以应用于其他的电路中，本发明对此不作限定。
图1a和图1b是根据本发明一实施例的薄膜电感100的结构示意图。其中，图1a是根据本发明一实施例的薄膜电感100的俯视图，图1b是根据本发明一实施例的薄膜电感100的截面图。
如图1a和图1b所示，该薄膜电感100包括：
薄膜磁芯110，该薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部120和与该第一端部120相对的第二端部130，该多个磁柱之间是相隔离的，该多个磁柱均呈杆状，该多个磁柱中每个磁柱的一端与该第一端部120相接触，另一端与该第二端部130相接触。该多个磁柱包括两个以上绕组磁柱140和一个以上非绕组磁柱150。
具体地。该多个磁柱可以包括两个以上绕组磁柱140和两个非绕组磁柱150，该两个以上绕组磁柱140可以位于该两个非绕组磁柱150之间；或者，该多个磁柱可以包括两个以上绕组磁柱140和一个非绕组磁柱150，该非绕组磁柱150可以位于该两个以上绕组磁柱140的一侧；或者，该多个磁柱可以包括两个绕组磁柱140和一个以上非绕组磁柱150，该一个以上非绕组磁柱150可以位于该两个绕组磁柱140之间。
在多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个非绕组磁柱的情况下，或者，在多个磁柱包括两个绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱的情况下，多个磁柱指三个以上磁柱；在多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个以上非绕组磁柱的情况下，多个磁柱指四个以上磁柱。
在本发明实施例中，薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于第一端部和第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，其中，第一类间隙的长度方向与磁性薄膜的难磁化方向平行，且第一类间隙沿第一类间隙的长度方向贯穿磁性薄膜的第一端部或第二端部，第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；或者，每一层磁性薄膜中位于第一端部和第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个第三类间隙，其中，第三类间隙的长度方向与磁性薄膜的难磁化方向平行，且第三类间隙沿第三类间隙的长度方向贯穿磁性薄膜的第一端部或第二端部，第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米。
并且，在薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有第一类间隙的宽度之和是相等的。
以下，结合图1至图9(包括图9a和图9b)详细说明根据本发明实施例的薄膜电感的各种结构，以及不同结构的薄膜电感中磁通流通的情况。
继续参见图1a，在图1a所示的实施例中，展示了多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱，且两个以上绕组磁柱位于两个非绕组磁柱之间的情况。
作为一个实施例，如图1a所示，该多个磁柱包括两个以上绕组磁柱(141和142)和两个非绕组磁柱(151和152)，该两个以上绕组磁柱(141和142)位于两个非绕组磁柱(151和152)之间。
应理解，本发明实施例所描述的薄膜电感仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，本发明也不应限于此。在多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个非绕组磁柱的情况下解决磁芯饱和的原理，与本发明实施例所描述的多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱的情况下解决磁芯饱和的原理是相似的。
在本发明实施例中，由于薄膜材料的加工特性，使得该磁性薄膜具有难于磁通流通的方向(为便于理解和说明，记作难磁化方向)和易于磁通流通的方向(为便于理解和说明，记作易磁化方向)。由于磁性薄膜的磁芯在难磁化轴方向不会很快饱和，因此在设计电感时，可以沿着难磁化轴的方向(即，难磁化方向难磁化方向)绕制线圈(或者说，绕组)。
可选地，第一端部和第二端部相互平行。
可选地，多个磁柱之间互相平行。
可选地，每一磁柱与薄膜磁芯的第一端部相垂直。
具体地，图1a所示的薄膜电感100包含两个绕组磁柱141和142、两个非绕组磁柱151和152。绕组磁柱141和142位于两个非绕组磁柱151和152之间。在本发明实施例中，该两个以上绕组磁柱140和一个以上外置磁柱150的长度方向为磁性薄膜的难磁化方向，该两个以上绕组磁柱140和一个以上非绕组磁柱150沿磁性薄膜的易磁化方向排布。
其中，该薄膜磁芯110包括至少一层磁性薄膜，该至少一层磁性薄膜中的任意两层磁性薄膜的难磁化方向相互平行。如图1b所示，薄膜磁芯110由磁性薄膜101和绝缘层102交替层叠而成，层叠的数量和厚度可以根据电感量的要求确定。并且，在固定总的磁膜厚度的条件下，单层磁膜越薄，层数越多，所产生的涡流损耗越小。
每一层磁性薄膜中位于该第一端部120和该第二端部130的且位于相邻的两个绕组磁柱141和142之间的区域设有至少一个该第一类间隙170，其中，该第一类间隙170的长度方向与该磁性薄膜的难磁化方向平行，且该第一类间隙170沿该第一类间隙170的长度方向贯穿该磁性薄膜位于该第一端部120或该第二端部130的区域，该第一类间隙170的宽度w1小于或等于100微米(μm)。
具体而言，第一类间隙为位于第一端部或第二端部，且位于相邻两个绕组之间的区域的间隙。即，每一层磁性薄膜中位于第一端部且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设置有至少一个第一类间隙，或者，每一层磁性薄膜中位于第二端部且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设置有至少一个第一类间隙。也就是说，第一端部和第二端部可以分别设置有至少一个第一类间隙，也可以仅在第一端部或第二端部设置有至少一个第一类间隙。本发明对此并不限定。
在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有该第一类间隙的宽度之和是相等的。
也就是说，各层磁性薄膜的第一端部重合，各层磁性薄膜的第二端部重合、各层磁性薄膜的两个以上绕组磁柱重合，且各层磁性薄膜的一个以上非绕组磁柱重合。
其中，第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米。也就是说，两个相邻的绕组磁柱间的间距大于100微米，才能在相邻的绕组磁柱间的区域设置第一类间隙。
可选地，第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米。
通过仿真实验发现，第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米时，能够有效提高该磁性薄膜在易磁化方向的磁阻，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
可选的，每两个相邻的磁柱之间的间距相同。
可选地，该薄膜电感还包括与两个以上绕组磁柱的数目相同的绕组，每一绕组绕在一个绕组磁柱上，且所有绕组的绕制方向相同。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，每层磁性薄膜均采用相同的材料。
作为示例而非限定，该薄膜材料为高频硅基铜-磁铁-铜(CMC)磁膜电感。
需要说明的是，以上所说的“重合”、“平行”和“相等”分别可以理解为“实质重合”、“实质平行”和“实质相等”，即，对于本领域的技术人员而言，是基于磁性薄膜加工过程中的公差范围和误差范围内的重合、平行和相等。相类似地，以上以及后文中所列举的第一类间隙、第二类间隙、第三类间隙、第四类间隙、第五类间隙的宽度也不应排除基于磁性薄膜加工过程中的公差范围和误差范围内的宽度，对于本领域的技术人员而言，是可以轻易想到的，因此，均落入本发明的保护范围内。
进一步地，在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，相当于将绕组磁柱中的交流磁通引出一部分到非绕组磁柱上。绕组在非绕组磁柱上产生的直流磁通是相互加强的，而在绕组磁柱上产生的直流磁通是互相抵消的(磁通在绕组磁柱和非绕组磁柱中的磁通分布及方向会在后文中详细描述)，因此，可以降低绕组磁柱区域的磁芯饱和的风险。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，该第一层磁性薄膜内第一类间隙的数量与第二层磁性薄膜内第一类间隙的数量是相同的，并且第一层磁性薄膜内的第一类间隙与第二层磁性薄膜内的位置相对应的第一类间隙相重合。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的该第一类间隙的数量是相同的，并且该两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的第一类间隙均是互相重合的。
也就是说，各层磁性薄膜中的第一类间隙可以部分重合，也可以全部重合。考虑到薄膜磁芯的制备中，每层磁性薄膜之间可以通过掩膜版来成型。具体地，在磁性薄膜成型过程中，透过掩膜版的图形部分在硅片上形成磁性薄膜的图形。掩膜版需要光刻加工，具有很高的精度。若各层磁性薄膜中第一类间隙的位置不同，需要通过不同的掩膜版模具来制作与第一类间隙位置相对应的不同的掩膜版，成本非常高。因此，可以将各层磁性薄膜中的第一类间隙设置在相同的位置，通过一个掩膜版的模具，就能够制作出与各层磁性薄膜相匹配的掩膜版，可以节省成本。
因此，根据本发明实施例的薄膜电感，通过在第一端部或第二端部(即，易磁化方向)的相邻绕组磁柱间的区域设置第一类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和。并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化方向的绕组磁柱中的部分磁通引到非绕组磁柱中，从而减小了绕组磁柱中的磁芯饱和的风险。
可选地，在多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，一个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；在多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，两个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；其中，第二类间隙的宽度w2小于或等于1毫米。
也就是说，在非绕组磁柱中可以设置有第二类间隙，可以仅在其中一个非绕组磁柱设置至少一个第二类间隙，也可以分别在每个非绕组磁柱设置至少一个第二类间隙。
图2是根据本发明另一实施例的薄膜电感100的结构示意图。
可选地，如图2所示，每层磁性薄膜的每个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙180。该第二类间隙的宽度大于第一类间隙的宽度。
在本发明实施例中，通过在非绕组磁柱设置第二类间隙，通过控制对第二类间隙的宽度来控制磁阻的大小。
可选地，第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米。
通过仿真实验证明，第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米时，能够有效减小该磁性薄膜材料在难磁化轴方向的磁导率，使得磁芯在难磁化轴方向也不容易达到饱和。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，第一层磁性薄膜内第二类间隙的数量与第二层磁性薄膜内第二类间隙的数量是相同的，并且第一层磁性薄膜内的第二类间隙与第二层磁性薄膜内位置相对应的第二类间隙相重合。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的第二类间隙的数量是相同的，并且该两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的第二类间隙均是互相重合的。
也就是说，各层磁性薄膜中的第二类间隙可以是部分重合，也可以是全部重合。应理解，第二类间隙重合与第一类间隙重合同样便于掩膜版制作，可以节省成本。具体说明在上文中已经详细描述，为了简洁在，这里不再赘述。
因此，本发明实施例的薄膜电感，通过在非绕组磁柱中设置第二类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节第二类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。
可选地，在多个磁柱包括两个绕组以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱的情况下，在位于第一端部和第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设置有至少一个第三类间隙，该第三类间隙的宽度小于或等于1毫米。
图3是根据本发明又一实施例的薄膜电感100的结构示意图。
如图3所示，两个非绕组磁柱150包括第一磁柱151和第二磁柱152，第一磁柱151和第二磁柱152分别与第一端部120的两端相连，且第一磁柱151和第二磁柱152分别与第二端部130的两端相连，两个绕组磁柱140位于第一磁柱151和第二磁柱152之间。该两个绕组磁柱140包括第三磁柱141和第四磁柱142，第三磁柱141与第一磁柱151相邻，第四磁柱142与第二磁柱152相邻，位于第一端部120和第二端部130中的且位于第一磁柱151和第三磁柱141之间的区域设置有至少一个第五类间隙190，位于第一端部120或第二端部130的且位于第二磁柱152和第四磁柱142之间的区域设置有至少一个第五类间隙190。并且，位于第一端部120和第二端部130的且位于第三磁柱141和第四磁柱142之间的区域设置有至少一个第一类间隙170。其中，该第五类间隙的宽度小于或等于1毫米。
可选地，该第五类间隙的宽度w5满足10微米≤w5≤50微米。
通过仿真实验发现，第五类间隙的宽度w5满足10微米≤w5≤50微米，能够有效提高该磁性薄膜在易磁化轴方向的磁阻，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有该第五类间隙的宽度之和是相等的。
也就是说，各层磁性薄膜的第一端部重合，各层磁性薄膜的第二端部重合、各层磁性薄膜的两个以上绕组磁柱重合，且各层磁性薄膜的一个以上非绕组磁柱重合。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，该第一层磁性薄膜内第五类间隙的数量与第二层磁性薄膜内第五类间隙的数量是相同的，并且第一层磁性薄膜内的第五类间隙与第二层磁性薄膜内位置相对应的第五类间隙相重合。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的该第五类间隙的数量是相同的，并且该两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的第五类间隙均是互相重合的。
也就是说，各层磁性薄膜中的第五类间隙可以部分重合，也可以全部重合。应理解，第五类间隙重合与第一类间隙重合同样便于掩膜版制作，可以节省成本。具体说明在上文中已经详细描述，为了简洁在，这里不再赘述。
应理解，图3所示的第五类间隙与图2所示的第二类间隙的宽度可以是相同的，并且第五类间隙与第二类间隙的作用也相似，都是用于避免非绕组磁柱中的磁芯饱和，通过控制磁阻的大小，调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各绕组磁柱(即，各相电感)间的耦合系数。“第二”和“第五”仅用于区分间隙所在的位置，不应对本发明构成任何限定。还应理解，该非绕组磁柱以及第一端部和第二端部中可以分别同时设置第二类间隙和第五类间隙。通过同时控制第二类间隙和第五类间隙的宽度来调节磁阻的大小，控制各相电感间的耦合系数。
以下，以图2中所示的薄膜电感为例，结合图4至图6(包括图6a和图6b)详细说明根据本发明实施例的薄膜电感在电源转换系统中的工作原理。
图4是根据本发明一实施例的电源转换系统300的示意图。
如图4所示，该电源转换系统300包括：直流(DirectCurrent，简称“DC”)电源310、至少一个开关单元320、至少一个电感单元330、滤波电容340和负载350。该电源转换系统的电路工作原理为多相交错并联降压(BUCK)电路。其中，两相电感两两耦合，形成一个电感单元，一个或多个电感单元并联输出给负载提供能量。两个串联的开关管(例如，开关管Q1和Q2)构成一个开关单元。各开关管通过驱动(Drive，简称“DRV”)与控制IC连接，以控制开关管的开通与关断。至少一个开关单元与至少一个电感单元一一对应，每个电感单元通过所对应的开关单元与直流电源相连。其中，该电感单元可以包括上文以及下文中所描述中的薄膜电感。
以下，为方便理解和说明，以一个电感单元(即，两相电感，例如图4中所示L1)为例，详细说明电感单元的工作原理。
第一相电源转换电路由第一开关单元(例如，开关管Q1、Q2组成的开关单元)以及第一电感单元(例如，电感L1)中的一相组成。开关管Q1导通时，直流电流通过电感单元中与开关管Q1连接的一相，电感电流开始上升，并经电容C滤波后给负载R供电；当Q1关断后，Q2开始导通，滤波电容上的电压反向加在电感上，电感的电流开始下降，完成BUCK转换电路中的续流部分。同理，第二相电源转换电路由开关管Q3、Q4以及电感单元L1中的另外一相组成。开关管Q3导通时，直流电流通过电感单元中与开关管Q4连接的另外一相，电感电流开始上升，并经电容C滤波后给负载R供电；当Q3关断后，Q4开始导通，滤波电容上的电压反向加在电感上，电感的电流开始下降，完成BUCK转换电路中的续流部分。上述的两相BUCK电源转换部分Q1、Q2、Q3、Q4以及电感单元L1组成一个电源转换单元。以此类推，Q2n-3、Q2n-2、Q2n-1、Q2n以及电感单元Lm组成一个电源转换单元。根据输出负载对电流的要求可以采用单个或者多个电源转换单元并联的方式来实现。
应理解，以上列举的多相交错并联降压(BUCK)电路仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定，例如，本发明实施例的薄膜电感还可以应用于多相交错并联升压(Boost)电路，本发明对此并未特别限定。
图5是电感单元L1正常工作时的电流波形图。如图5所示，IL1为第一相电感电流波形，IL2为第二相电感电流波形。IL1与IL2大小相同，相位相差180°。在每相电感电流中既包含直流成分Idc，又包含交流成分(即，纹波电流)ΔI。
图6a和图6b是电感单元L1正常工作时在磁柱中产生的磁通的示意图。
图6a是电感单元L1中通过直流成分Idc时在磁柱中产生的磁通的示意图。如图6a所示，该电感单元L1中第一磁柱401、第二磁柱410、第三磁柱405和第四磁柱408沿易磁化方向平行排布，第一类间隙407位于第一端部，且处于第三磁柱405和第四磁柱之间的区域。第一绕组406绕制在第三磁柱405上，第二绕组409绕制在第四磁柱408上。第二类间隙402位于第一磁柱401上，第二类间隙411位于第二磁柱410上。当第一绕组406和第二绕组409中通过方向相同的直流电流(例如，图5中Idc)时，第一绕组406在磁芯中产生的直流磁通403在磁柱中如图6a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的磁柱405上产生的直流磁通与其它3个磁芯柱方向相反。第二绕组409在磁芯中产生的直流磁通404在所述磁芯柱中如图6a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的磁柱408上产生的磁通与其它3个磁芯柱方向相反。由于两个绕组的线圈匝数相同，故在两个磁柱上产生的磁通的大小相同。具体地，第一绕组406和第二绕组409产生的直流磁通在第三磁柱405和第四磁柱408上方向相反，由于其大小相同，可以完全抵消；第一绕组406和第二绕组409产生的直流磁通在第一磁柱401和第二磁柱410上的直流磁通方向相同，相互加强。因此，需要通过第二类间隙402和411来增大此路上的磁阻，防止第一磁柱401和第二磁柱410上的磁芯饱和。同时，可以通过调节第二类间隙402和411的大小，可以控制直流磁通流入各磁柱的磁通量，即调节各磁柱间的磁通分配比例，从而控制各磁柱间的互感系数，最终控制两相电感间的耦合系数。
图6b是电感单元L1中通过交流成分ΔI时在磁柱中产生的磁通的示意图。如图6b所示，该电感单元中第一磁柱451、第二磁柱460、第三磁柱455和第四磁柱458平行排布，第一类间隙457位于第三磁柱455、第四磁柱458与第一端部交点之间的任意位置。第一绕组456绕制在第三磁柱455上，第二绕组459绕制在第四磁柱458上。第二类间隙452位于第一磁柱451上，第二间隙461位于第二磁柱460上。当第一绕组456和第二绕组459中通过方向相同的交流电流(例如，图5中ΔI)时，第一绕组456在磁芯中产生的交流磁通453在磁柱中如图6b中所示方向流通。可以看出，在其绕制的磁柱455上产生的直流磁通与其它3个磁芯柱方向相反。第二绕组409在磁芯中产生的直流磁通404在所述磁芯柱中如图6a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的磁柱408上产生的磁通与其它3个磁芯柱方向相反。由于两个绕组的线圈匝数相同，故在两个磁柱上产生的磁通的大小相同。具体地，第一绕组456和第二绕组459产生的交流磁通在第三磁柱455和第四磁柱458上方向相同，由于其大小相同，相互加强；在第一磁柱451和第二磁柱460上的交流磁通方向相反，相互抵消。
进一步地，由图6(包括图6a和图6b)可以看出，在第三磁柱与第四磁柱之间的第一端部和第二端部也同时存在直流磁通相互抵消、交流磁通相互加强的情况，可以通过图6a中所示的第一类间隙407或图6b中所示的第一类间隙457来增大磁阻，降低磁导率，从而可以抵抗交流磁通叠加可能引起的磁芯饱和。需要说明的是，图5所示的电感单元L1正常工作时的电流波形图中的直流成分和交流成分是同时通过绕组的，不同成分的电流所产生的磁通分别如图6a和图6b所示。也就是说，电感单元L1在各磁柱中的磁通可以理解为图6a和图6b中磁通的叠加。
并且，在该电流波形图中，直流成分占较大比例。因此，在图6a和图6b示出的磁通的示意图中，直流磁通的比重较大。而直流磁通在绕组磁柱中相互抵消，使得绕组磁柱的磁芯的有效面积得以减小，即减小电感的体积(面积、高度)。同时，将相互加强的直流磁通引到了非绕组磁柱中，并通过非绕组磁柱中的第二类间隙来避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。
更进一步地，该第一类间隙还可以用于改善多相电感间的不均流问题。
具体而言，由于在实际工作中，电流在各电感单元的两相中并不是完全对称的。在电源工作的某一时刻，电流可能会有跳变，即，产生了不对称的电流。也就是说，两相中的电流不能完全抵消。不能完全抵消的那一部分电流会沿着最短路径流通，在绕组所绕制的两个磁柱(即，第三磁柱和第四磁柱)中形成环路，也就是短路。而磁柱的磁阻很小，就很容易造成磁芯的饱和。通过在第三磁柱和第四磁柱之间的第一端部或第二端部设置第一类间隙，可以增大磁阻，降低磁导率，避免跳变电流造成的磁芯饱和。
应理解，图1至图6(包括图6a和图6b)所示的非绕组磁柱与绕阻磁柱的数量和排布，以及磁通在各磁柱中的分布仅为示例性说明，不应对本发明构成任何限定。例如，非绕组磁柱也可以为一个，或者，非绕组磁柱也可以处于绕组磁柱之间，本发明对此并未特别限定。
图7是根据本发明再一实施例的薄膜电感600的结构示意图。
可选地，在本发明实施例中，该N可以取值为大于2的自然数。如图7所示，该薄膜电感600包括第一端部、第二端部、两个非绕组磁柱(即，第一磁柱602和第二磁柱611)、三个绕组磁柱(即，第三磁柱604、第四磁柱607和第五磁柱609)。其中，第一磁柱602上设置有第二类间隙601，第二磁柱611上设置有第二类间隙612，第三磁柱604上绕制有绕组603，第四磁柱607上绕制有绕组606，第五磁柱609上绕制有绕组610。第一端部中位于第三磁柱604和第四磁柱607之间的区域设置有第一类间隙605。第一端部中位于第四磁柱607和第五磁柱609之间的区域设置有第一类间隙608。
也就是说，在本发明实施例中，多个磁柱包括三个绕组磁柱和两个非绕组磁柱。即，图4中所示的电感单元为三相电感，其中，三根绕组分别绕制在该三个绕组磁柱上，绕组数目相同，且绕制方向相同。即，三相电感电流大小相同，相位两两相差120°。
应理解，图7所示的薄膜电感中磁通的分布图与图6(包括图6a和图6b)在示出的磁通分布图相似，为了简洁，这里不再赘述。
因此，本发明实施例的薄膜电感，通过在第一端部或第二端部(即，易磁化方向)的相邻绕组磁柱间的区域设置第一类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和。并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化方向上的部分磁通引到非绕组磁柱中。并在非绕组磁柱上设置第二类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节各类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各相电感间的耦合系数。
图8是根据本发明再一实施例的薄膜电感700的结构示意图。
作为一个实施例，该薄膜电感700包括薄膜磁芯，薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与第一端部相对的第二端部。其中，多个磁柱之间相隔离，且呈杆状。该多个磁柱包括两个绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱。如图8所示，该多个磁柱包括绕组磁柱(包括第三磁柱702、第四磁柱707)和非绕组磁柱705，第三磁柱702、第四磁柱707分别与第一端部709的两端相接触，且第三磁柱702、第四磁柱707分别与第二端部710的两端相接触，非绕组磁柱705处于第三磁柱702和第四磁柱707之间。
该薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于第一端部和第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个所述第三类间隙，其中，第三类间隙的长度方向与磁性薄膜的难磁化方向平行，且第三类间隙沿第三类间隙的长度方向贯穿磁性薄膜位于第一端部或第二端部的区域。其中，该第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米。
在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有第三类间隙的宽度之和是相等的。
可选地，每一层磁性薄膜中位于第一端部或第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有两个以上的第三类间隙。
也就是说，第三类间隙可以为一个，也可以为多个，通过单独控制一个或同时控制多个第三类间隙的宽度，可以调节磁阻的大小，进而控制各磁柱间的磁通分布，以控制各相电感间的耦合系数。
可选地，第三类间隙的宽度w3小于或等于10微米。
通过仿真实验发现，第三类间隙的宽度w1小于或等于10微米时，对减小磁导率、避免易磁化方向的薄膜磁芯的磁芯饱和的效果最好。
需要说明的是，以上所列举的第三类间隙的宽度是沿与第三类间隙的长度方向垂直的方向的距离，即，可以理解为相对的两个端面的面间距。
可选地，第一端部与第二端部相互平行。
可选地，该多个磁柱之间互相平行。
可选地，每一磁柱与薄膜磁芯的第一端部相垂直。
可选地，每两个相邻的磁柱之间的间距相同。
可选地，该薄膜电感还包括与至少两个绕组磁柱的数目相同的绕组，每一绕组绕在一个绕组磁柱上，且所有绕组的绕制方向相同。
可选地，在薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，每层磁性薄膜均采用相同的材料。
进一步地，在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，相当于将绕组磁柱中的交流磁通引出一部分到非绕组磁柱上。绕组在非绕组磁柱上产生的直流磁通是相互加强的，而在绕组磁柱上产生的直流磁通是互相抵消的(磁通在绕组磁柱和非绕组磁柱中的磁通分布及方向会在后文中详细描述)，因此，可以降低绕组磁柱区域的磁芯饱和的风险。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，该第一层磁性薄膜内第一类间隙的数量与第二层磁性薄膜内第三类间隙的数量是相同的，并且第一层磁性薄膜内第三类间隙与第二层磁性薄膜内位置相对应的第三类间隙相重合。
可选地，在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的该第三类间隙的数量是相同的，并且该两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的该第三类间隙均是互相重合的。
也就是说，各层磁性薄膜中的第三类间隙可以部分重合，也可以全部重合。应理解，第三类间隙重合与第一类间隙重合同样便于掩膜版制作，可以节省成本。具体说明在上文中已经详细描述，为了简洁在，这里不再赘述。
可选地，在该多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，该一个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；在该多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，该两个非绕组磁柱中设置有至少一个第四类间隙；其中，该第四类间隙的宽度w4小于或等于1毫米。
通过在非绕组磁柱中设置第四类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节各类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制各相电感间的耦合系数。
可选地，第四类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米。
通过仿真实验发现，第四类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米时，对减小磁导率、避免非绕组磁柱中的磁芯饱和以及控制耦合系数的效果最好。
可选地，在薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，第一层磁性薄膜内第四类间隙的数量与第二层磁性薄膜内第四类间隙的数量是相同的，并且第一层磁性薄膜内第四类间隙与第二层磁性薄膜内位置相对应的第四类间隙相重合。
可选地，在薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的第四类间隙的数量是相同的，并且两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的第四类间隙均是互相重合的。
也就是说，各层磁性薄膜中的第四类间隙可以是部分重合，也可以是全部重合。应理解，第四类间隙重合与第一类间隙重合同样便于掩膜版制作，可以节省成本。具体说明在上文中已经详细描述，为了简洁在，这里不再赘述。
以下，结合图9(包括图9a和图9b)详细说明根据本发明再一实施例的薄膜电感用于电源转换系统中正常工作时磁柱中产生的磁通的分布。
图9a和图9b是根据本发明再一实施例的磁膜电感用于电源转换系统中正常工作时磁柱中产生磁通分布的示意图。也就是说，该磁膜电感可以理解为图4中的电感单元L1，电感单元L1正常工作时的电流波形图如图5所示。
如图9a所示，图9a是电感单元中通过直流成分Idc时在磁柱中产生的磁通的示意图。如图9a所示，该电感单元L1中绕组磁柱(包括第三磁柱801、第四磁柱802)和非绕组磁柱803沿易磁化方向平行排布。第一类间隙808位于第一端部，且处于第三磁柱801和非绕组磁柱803之间的区域，第一类间隙809位于第一端部，且处于第四磁柱802和非绕组磁柱803之间的区域。第一绕组804绕制在第三磁柱801上，第二绕组806绕制在第四磁柱802上。第二间隙810位于非绕组磁柱803上。当第一绕组804和第二绕组806中通过方向相同的直流电流(例如，图5中Idc)时，第一绕组804在磁芯中产生的直流磁通805在磁柱中如图9a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的第三磁柱801上产生的磁通与其它2个磁柱方向相反。第二绕组806在磁芯中产生的直流磁通807在所述磁芯柱中如图9a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的第四磁柱802上产生的磁通与其它2个磁柱方向相反。由于两个绕组的线圈匝数相同，故在两个磁柱上产生的磁通的大小相同。具体地，第一绕组804和第二绕组806产生的直流磁通在第一端部和第二端部的直流磁通方向相反，且大小相同，可以完全抵消；第一绕组804与第二绕组806产生的直流磁通在非绕组磁柱803上方向相同，且大小相同，相互加强。因此，需要通过第四类间隙810来增大此路上的磁阻，防止非绕组磁柱803上的磁芯饱和。同时，可以通过调节第四类间隙810的大小，控制直流磁通流入各磁柱的磁通量，即调节各磁柱间的磁通分配比例，从而控制各磁柱间的互感系数，最终控制两相电感间的耦合系数。
图9b是电感单元中通过交流成分ΔI时在磁柱中产生的磁通的示意图。如图9b所示，该电感单元L1中绕组磁柱(包括第三磁柱801、第四磁柱802)和非绕组磁柱803平行排布。第一间隙808位于第一端部，且处于第三磁柱801和非绕组磁柱803之间的区域，第一间隙809位于第一端部，且处于第四磁柱802和非绕组磁柱803与之间的区域。第一绕组804绕制在第三磁柱801上，第二绕组806绕制在第四磁柱802上。第二间隙810位于非绕组磁柱803上。当第一绕组804和第二绕组806中通过方向相同的交流电流(例如，图5中ΔI)时，第一绕组804在磁芯中产生的交流磁通805在磁柱中如图9a中所示方向流通。可以看出，在其绕制的第三磁柱801上产生的磁通与其它2个磁柱方向相反。第二绕组806在磁芯中产生的交流磁通807在所述磁芯柱中如图9b中所示方向流通。可以看出，在其绕制的磁柱802上产生的磁通与其它2个磁柱方向相反。由于两个绕组的线圈匝数相同，故在两个磁柱上产生的磁通的大小相同。具体地，第一绕组804与第二绕组806产生的交流磁通在非绕组磁柱803上方向相反，且大小相同，可以完全抵消；第一绕组804和第二绕组806产生的交流磁通在第一端部和第二端部的交流磁通方向相同，相互加强。因此，需要通过第一间隙808和第三类间隙809来增大此路上的磁阻，防止易磁化方向的第一端部和第二端部上的磁芯饱和。
在本发明实施例中，第三类间隙设置在两相电感间的易磁化方向上，可以增大磁阻，降低磁导率，从而避免易磁化方向的磁芯饱和。并将绕组磁柱中的直流磁通引到非绕组磁柱中，在非绕组磁柱上设置第四类间隙，增大磁阻，降低磁导率，避免难磁化方向的磁芯饱和。同时，通过调节各类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱(包括绕组磁柱和非绕组磁柱)中的分布，以控制两相电感间的耦合系数。
应理解，以上所列举的第一类间隙、第二类间隙、第三类间隙、第四类间隙以及第五类间隙的宽度均可以理解为与各类间隙的长度方向垂直的方向的距离，即，可以理解为间隙的相对的两个端面的面间距。
需要说明的是，各类间隙的端面可以为垂直于磁通流通方向的端面，也可以为倾斜于磁通流通方向的端面。该端面平整端面、台阶端面、斜坡端面或者其他结构的端面，本发明对此并未特别限定。只要各类间隙分别为贯穿所在位置(例如，第一端部、第二端部或者非绕组磁柱)的间隙，均落入本发明的保护范围内。
以上，结合图1至图9(包括图9a和图9b)详细说明了根据本发明实施例的薄膜电感。以下，结合图10和图11(图11a至图11e)详细说明根据本发明实施例的薄膜电感的制备方法。
图10是根据本发明一实施例的薄膜电感的制备方法900的示意性流程图。如图10所示，该制备方法900包括：
S910，形成两个以上下层绕组；
S920，形成薄膜磁芯，该薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与第一端部相对的第二端部，该多个磁柱之间是相隔离的，且该多个磁柱均呈杆状。该多个磁柱中每个磁柱的一端与第一端部相接触，另一端与第二端部相接触。该多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱；该薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于第一端部和第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，其中，该第一类间隙的长度方向与磁性薄膜的难磁化方向平行，且该第一类间隙沿长度方向贯穿该磁性薄膜的第一端部或第二端部，该第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；或，每一层磁性薄膜中位于该第一端部和该第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个第三类间隙，其中，该第三类间隙的长度方向与该磁性薄膜的难磁化方向平行，且该第三类间隙沿该第三类间隙的长度方向贯穿该磁性薄膜的第一端部或第二端部，该第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；在该薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，该两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有第一类间隙的宽度之和是相等的；
S930，形成两个以上上层绕组，该两个以上下层绕组与两个以上下层绕组一一对应，该两个以上下层绕组与该两个以上上层绕组构成两个以上绕组，该两个以上绕组分别绕制在两个以上绕组磁柱上，该两个以上绕组与两个以上绕组磁柱一一对应，且每个绕组的绕制方向相同。
以下，结合图11a至图11e详细说明根据本发明一实施例的薄膜电感的制备方法。
图11a至图11e是根据本发明一实施例的薄膜电感100的制备方法的示意图。
首先在硅基板上形成两个以上下层绕组。如图11a所示，在硅基板的硅基体上沉积一层钝化层，该钝化层可以为二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘的有机材料涂层，且钝化层完全覆盖硅基体10的表面。在钝化层上，通过气相沉积工艺在整个硅晶片上沉积导电种子层。接下来光致抗刻蚀材料层被沉积和刻蚀，以形成覆盖种子层的部分的光致抗刻蚀掩膜。
其后，可以采用标准的电镀工艺技术，将下层电感绕组部分11、12电镀在种子层上，形成电感单元中两相电感绕组的下层绕组部分。在完成电镀之后，可以去除光致抗蚀掩膜，并通过反应离子刻蚀(ReactiveIonEtching，简称“RIE”)或其它合适的刻蚀方法来去除残留的种子层。
其后，再沉积一层绝缘材料层，覆盖下层绕组，同时需要淹没过绕组一定距离，以保证绕组与磁芯的绝缘距离。
接着形成薄膜磁芯13，如图11b所示，图11b为制作完磁膜后的硅晶片。为了得到更优的电感性能，一般由多层磁膜构成。磁膜的形成可以是化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，简称“CVD”)、物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，简称“PVD”)、原子层沉积(AtomicLayerDeposition，简称“ALD”)等实现方式，每层磁膜间沉积有绝缘层，该绝缘层的材料可以是二氧化硅、氮化硅或者其他绝缘的有机材料涂层，实现每层磁膜间的隔离。为了减小磁膜的涡流损耗，磁膜的厚度可以控制在1um以下。
应注意，在磁膜溅射或电镀沉积过程中，需要外加磁场来控制磁性薄膜材料的各向异性，外加磁场方向需沿着易磁化轴方向。
其后形成两个以上上层绕组。图11c是两个以上上层绕组与两个以上下层绕组间的连接过孔14，通过该连接过孔将如图11d所示的两个以上上层绕组15与图11a所示的两个以上下层绕组连接起来，形成绕制在磁芯柱上的如图11e所示的两个以上绕组。
其中，图11d所示的两个以上上层绕组的加工工艺与图11a所示的两个以上下层绕组的加工工艺基本相同，可以采用标准电镀工艺。
因此，本发明实施例的薄膜电感的制备方法，通过在易磁化方向设置第一类间隙或第三类间隙，使得易磁化方向上的磁导率降低，磁芯不易达到饱和，并在绕组磁柱上并联非绕组磁柱，将难磁化方向的绕组磁柱中的部分磁通引到非绕组磁柱中。并在非绕组磁柱上设置第二类间隙或第四类间隙，以增大非绕组磁柱的磁阻，减小了磁导率，避免非绕组磁柱中的磁芯饱和。同时通过调节各类间隙的大小可以控制磁阻的大小，进而调节磁通在各磁柱中的分布，以控制各相电感间的耦合系数。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种薄膜电感，其特征在于，所述薄膜电感包括薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触；所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个非绕组磁柱，所述非绕组磁柱位于所述两个以上绕组磁柱的一侧；或者，所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和两个非绕组磁柱，所述两个以上绕组磁柱位于所述两个非绕组磁柱之间；
所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个所述第一类间隙，其中，所述第一类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第一类间隙沿所述第一类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜位于所述第一端部或所述第二端部的区域，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；
在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第一类间隙的宽度之和是相等的。
2.根据权利要求1所述的薄膜电感，其特征在于，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于10微米。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜电感，其特征在于，所述第一端部与所述第二端部相互平行。
4.根据权利要求1至3任一项所述的薄膜电感，其特征在于，所述多个磁柱之间互相平行。
5.根据权利要求4所述的薄膜电感，其特征在于，每一磁柱与所述薄膜磁芯的第一端部相垂直。
6.根据权利要求1至5任一项所述的薄膜电感，其特征在于，每两个相邻的磁柱之间的间距相同。
7.根据权利要求1至6任一项所述的薄膜电感，其特征在于，所述薄膜电感还包括与所述两个以上绕组磁柱的数目相同的绕组，每一绕组绕在一个绕组磁柱上，且所有绕组的绕制方向相同。
8.根据权利要求1至7任一项所述的薄膜电感，其特征在于，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，每层磁性薄膜均采用相同的材料。
9.根据权利要求1至8任一项所述的薄膜电感，其特征在于，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第一类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的所述第一类间隙相重合。
10.根据权利要求1至8任一项所述的薄膜电感，其特征在于，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第一类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第一类间隙均是互相重合的。
11.根据权利要求1至10任一项所述的薄膜电感，其特征在于，在所述多个磁柱包括一个非绕组磁柱的情况下，所述一个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；
在所述多个磁柱包括两个非绕组磁柱的情况下，所述两个非绕组磁柱中设置有至少一个第二类间隙；
其中，所述第二类间隙的宽度w2小于或等于1毫米。
12.根据权利要求11所述的薄膜电感，其特征在于，所述第二类间隙的宽度w2满足10微米≤w2≤50微米。
13.根据权利要求11或12所述的薄膜电感，其特征在于，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜包括第一层磁性薄膜和第二层磁性薄膜，所述第一层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量与所述第二层磁性薄膜内所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述第一层磁性薄膜内的所述第二类间隙与所述第二层磁性薄膜内位置相对应的的所述第二类间隙相重合。
14.根据权利要求11或12所述的薄膜电感，其特征在于，在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜中每一层磁性薄膜包含的所述第二类间隙的数量是相同的，并且所述两层以上磁性薄膜中任意两层磁性薄膜包含的位置相对应的所述第一类间隙均是互相重合的。
15.一种薄膜电感，其特征在于，所述薄膜电感包括薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触；所述多个磁柱包括两个绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱，所述一个以上非绕组磁柱位于所述两个绕组磁柱之间；
所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个所述第三类间隙，其中，所述第三类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第三类间隙沿所述第三类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜位于所述第一端部或所述第二端部的区域，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；
在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第三类间隙的宽度之和是相等的。
16.根据权利要求15所述的薄膜电感，其特征在于，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部或所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有两个以上所述第三类间隙。
17.一种薄膜电感，其特征在于，所述薄膜电感包括薄膜磁芯，所述薄膜磁芯包括多个磁柱、第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述多个磁柱之间是相隔离的，所述多个磁柱均呈杆状，所述多个磁柱中每个磁柱的一端与所述第一端部相接触，另一端与所述第二端部相接触，所述多个磁柱包括两个以上绕组磁柱和一个以上非绕组磁柱；
所述薄膜磁芯包括至少一层磁性薄膜，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的两个绕组磁柱之间的区域设有至少一个第一类间隙，其中，所述第一类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第一类间隙沿所述第一类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第一类间隙的宽度w1小于或等于100微米；
或，每一层磁性薄膜中位于所述第一端部和所述第二端部的且位于相邻的绕组磁柱和非绕组磁柱之间的区域设有至少一个第三类间隙，其中，所述第三类间隙的长度方向与所述磁性薄膜的难磁化方向平行，且所述第三类间隙沿所述第三类间隙的长度方向贯穿所述磁性薄膜的第一端部或第二端部，所述第三类间隙的宽度w3小于或等于100微米；
在所述薄膜磁芯包括两层以上磁性薄膜的情况下，所述两层以上磁性薄膜是层叠并且互相重合的，且每一层磁性薄膜上的所有所述第一类间隙的宽度之和是相等的。
18.一种电源转换电路，其特征在于，包括：直流电源、至少一个开关单元和至少一个电感单元，所述至少一个开关单元与所述至少一个电感单元一一对应，每个电感单元通过所对应的开关单元与所述直流电源相连，其中，所述至少一个电感单元中的每个电感单元包括所述权利要求1至17中任一项所述的薄膜电感。
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