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Hintergrund
der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Radiator, der zum Strahlen von
Wärme dient,
die durch ein elektrisches Bauteil nach Erregung erzeugt wird, zum
Verhindern einer Zunahme der Temperatur des elektrischen Bauteiles,
und der an dem elektrischen Bauteil selbst oder an einer Leiterplatte
oder einem Gehäuse angebracht
ist, wobei das elektrische Bauteil darauf angebracht ist.
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Auf
dem Gebiet der elektronischen Kommunikation werden elektronische
Geräte
und Datenverarbeitungsgeräte
mit verschiedenen elektronischen Bauteilen, die darauf angebracht
sind, benutzt. Diese elektrischen Bauteile sind allgemein auf einer
Leiterplatte angebracht, die mit einem leitenden Muster versehen
ist.
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Diese
elektronischen Bauteile können
verschiedene aktive Halbleitervorrichtungen sein einschließlich eines
Direktzugriffsspeichers (RAM), eines Nur-Lese-Speichers (ROM), eines
Mikroprozessors (MPU), einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und
einer arithmetischen Bildverarbeitungslogikeinheit (IPALU). Allgemein werden
diese aktiven Halbleitervorrichtungen bei einer hohen Frequenz benutzt
und mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben. Zu diesem Ende sind
die aktiven Halbleitervorrichtungen hochintegriert gemäß eines Schaltungslayouts
und mit einer Mehrzahl von Anschlüssen (allgemein ein Leitungsrahmen
genannt) zur Benutzung bei der Signalverarbeitung versehen, die
in einem Chip einer integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung
(IC) oder einer hochintegrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung
(LSI) zu bilden sind.
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Die
aktive Halbleitervorrichtung des beschriebenen Types weist eine
Betriebsgeschwindigkeit und eine Signalverarbeitungsgeschwindigkeit
auf, die beide sehr hoch sind. Zum Durchführen eines Hochgeschwindigkeitsbetriebes
mit einer weiteren integrierten Struktur ist die Vorrichtung ausgelegt,
so daß sie
bei einer hohen Frequenz in einem Frequenzband zwischen mehreren
zehn MHz und mehreren GHz zu benutzen ist. Folglich ist ein an der
aktiven Halbleitervorrichtung angebrachter Radiator notwendig zum
weiteren Verbessern der Strahlungseffektivität.
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Wenn
weiterhin solch eine hohe Frequenz innerhalb des Frequenzbandes
zwischen einigen zehn MHz und einigen GHz bei der aktiven Halbleitervorrichtung
benutzt wird, fließt
ein Hochfrequenz-(harmonischer)Strom durch die Anschlüsse der
aktiven Halbleitervorrichtung und des Radiators selbst. Der Hochfrequenzstrom
kann zu anderen elektronischen Bauteilen, zu Signalpfaden einschließlich der
Anschlüsse
oder zu Geräten
und Vorrichtungen, auf denen die elektrischen/elektronischen Bauteile
darauf angebracht sind, geleitet werden. Der Hochfrequenzstrom wird
ein Faktor des Verursachens von elektromagnetischer Störung, die nachteilig
den Betrieb der elektronischen Bauteile beeinflußt, so daß ein Betriebsfehler resultiert,
oder die Basisfunktionen der elektronischen Bauteile verschlechtert.
Daher muß solch
ein Hochfrequenzstrom entfernt oder unterdrückt werden.
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Bei
vorhandenen elektronischen Bauteilen oder Radiatoren wird jedoch
nicht genug Überlegung
in Hinblick der Gegenmaßnahme
gegen den Hochfrequenzstrom unternommen. Daher ist es schwierig,
das Auftreten der elektromagnetischen Störung zu verhindern, die von
dem Hochfrequenzstrom herrührt.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Es
ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Radiator eines Hochfrequenzstromunterdrückungstypes
vorzusehen, der ausreichend und erheblich einen Hochfrequenzstrom
unterdrücken
kann zum Verhindern des Auftretens von elektromagnetischer Störung, selbst
wenn ein elektronisches Bauteil bei einer hohen Frequenz innerhalb
eines Frequenzbandes zwischen einigen zehn MHz und einigen GHz benutzt
wird.
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Andere
Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden klar, während die
Beschreibung voranschreitet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Radiator zum Benutzen
bei dem Strahlen von Wärme,
die von einem elektronischen Bauteil erzeugt wird, vorgesehen, wobei
der Radiator eine Hauptoberfläche
aufweist, die dem elektronischen Bauteil zugewandt ist, der Radiator
einen Hochfrequenzstromunterdrücker
aufweist, der an der Hauptoberfläche
angebracht ist zum Abschwächen
eines Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator fließt und eine
Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes zwischen einigen zehn MHz und
einigen GHz aufweist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Radiator zum Benutzen
bei dem Strahlen von Wärme,
die von einem elektronischen Bauteil erzeugt wird, vorgesehen, wobei
der Radiator eine Hauptoberfläche
aufweist, die dem elektronischen Bauteil zugewandt ist, der Radiator
einen Hochfrequenzstromunterdrücker
aufweist, der an der Hauptoberfläche
angebracht ist, zum Abschwächen
eines Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator fließt und eine
Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes zwischen einigen zehn MHz
und einigen GHz aufweist und eine wärmeleitende Platte, die hervorragend
in der Wärmeleitfähigkeit
ist und auf dem Hochfrequenzstromunterdrücker gebildet ist.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Radiator
zum Benutzen bei dem Strahlen von Wärme, die von einem elektronischen
Bauteil erzeugt wird, vorgesehen, wobei der Radiator eine Hauptoberfläche aufweist,
die dem elektronischen Bauteil zugewandt ist, der Radiator einen
Hochfrequenzstromunterdrücker
aufweist, der an der Hauptoberfläche
angebracht ist, zum Abschwächen
eines Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator fließt, und
eine Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes zwischen einigen zehn
MHz und einigen GHz aufweist, und eine Isolierplatte, die hervorragend
in der elektrischen Isolation ist und auf dem Hochfrequenzstromunterdrücker gebildet
ist.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Radiator
zum Benutzen bei dem Strahlen von Wärme, die durch ein elektronisches
Bauteil erzeugt wird, vorgesehen, wobei der Radiator eine Hauptoberfläche aufweist,
die dem elektronischen Bauteil zugewandt ist, der Radiator einen
Hochfrequenzstromunterdrücker
aufweist, der an der Hauptoberfläche
angebracht ist, zum Abschwächen
eines Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator fließt und eine
Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes zwischen einigen zehn MHz
und einigen GHz aufweist, der Hochfrequenzstromunterdrücker aus
einer magnetischen Substanz einer magnetischen Zusammensetzung hergestellt
ist, die M, X und Y aufweist, worin M ein metallisches magnetisches
Material ist, das aus Fe, Co und/oder Ni besteht, X ein Element
oder Elemente ungleich M und Y ist, und Y gleich F, N und/oder O
ist, die magnetische M-X-Y-Zusammensetzung eine Konzentration von
M in der Zusammensetzung so aufweist, daß die magnetische M-X-Y-Zusammensetzung eine
Sättigungsmagnetisierung
von 35 bis 80% von der des metallischen massiven Körpers aus
magnetischem Material mit M nur allein aufweist, wobei die magnetische
Zusammensetzung den maximalen Wert μ''max eines Imaginärteiles μ'' einer
relativen Permeabilität
in einem Frequenzbereich von 0,1 bis 10 Gigahertz (GHz) aufweist.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1A ist
eine Seitenansicht eines Radiators von einem Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
ersten Ausführungsform
dieser Erfindung;
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1B ist
eine Seitenansicht, die den in 1A dargestellten
Radiator in einem Zustand zeigt, in dem er auf einer Leiterplatte
angebracht ist;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Radiators von einem Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung in einem Zustand, in dem er auf einer Leiterplatte
angebracht ist;
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3 ist
eine Seitenansicht eines Radiators von einem Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung;
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4 ist
eine Seitenansicht eines Radiators von einem Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung;
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5 ist
eine schematische Ansicht, die eine Granulatstruktur einer magnetischen
M-X-Y-Zusammensetzung zeigt;
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6A ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines Sputtergerätes zeigt,
das in den Beispielen benutzt wurde;
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6B ist
eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines Dampfabscheidungsgerätes zeigt,
das in den Beispielen benutzt wurde;
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7 ist
eine graphische Ansicht, die eine Permeabilitätsfrequenzantwort einer Filmprobe
1 in Beispiel 1 zeigt;
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8 ist
eine graphische Ansicht, die eine Permeabilitätsfrequenzantwort einer Filmprobe
2 in Beispiel 2 zeigt;
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9 ist
eine graphische Ansicht, die eine Permeabilitätsfrequenzantwort einer Vergleichsprobe
1 in Vergleichsbeispiel 1 zeigt;
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10 ist
eine schematische und perspektivische Ansicht eines Testgerätes zum
Testen eines Rauschunterdrückungseffektes
von Magnetproben;
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11A ist eine graphische Ansicht, die eine Transmissionseigenschaft
einer Filmprobe 1 zeigt;
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11B graphische Ansicht, die eine Transmissionseigenschaft
einer Vergleichsprobe einer zusammengesetzten magnetischen Materialplatte
zeigt;
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12A ist eine Verteilungskonstantschaltung mit
einer Länge
l, die ein magnetisches Material als ein Rauschunterdrücker zeigt;
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12B ist eine Äquivalentschaltung
mit einer Einheitslänge Δl der Verteilungskonstantschaltung
von 12A;
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12C ist eine Äquivalentschaltung
mit einer Länge
l der Verteilungskonstantschaltung von 12A;
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13A ist eine graphische Ansicht, die eine Frequenzantwort
eines Äquivalentwiderstandes
R einer Filmprobe 1 in Beispiel 1 zeigt; und
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13B ist eine graphische Ansicht, die eine Frequenzantwort
eines Äquivalentwiderstandes
R einer Vergleichsprobe einer zusammengesetzten magnetischen Materialplatte
zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen:
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Bezugnehmend
auf 1A wird eine Beschreibung gegeben eines Radiators
eines Hochfrequenzstromunterdrückungstypes
gemäß einer
ersten Ausführungsform
dieser Erfindung.
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Der
in 1A dargestellte Radiator 1 weist eine
Mehrzahl von Rippen 1a, die in einem vorbestimmten Abstand
voneinander angeordnet sind, eine Basisplatte 1b mit einer
Hauptoberfläche
oder einer oberen Oberfläche,
die an einem Ende der Rippen 1a befestigt ist, und einen
Hochfrequenzstromunterdrücker 2 in
der Form eines Filmes, der auf einer gegenüberliegenden Oberfläche oder
unteren Oberfläche
der Basisplatte 1b gebildet ist, auf.
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Bezugnehmend
auf 1B, der Radiator 1 in 1 ist
auf einer gedruckten Leiterplatte 4 angebracht. Die gedruckte
Leiterplatte 4 weist eine Hauptoberfläche oder eine obere Oberfläche mit
einer darauf angebrachten integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 als
ein elektronisches Bauteil auf. Um die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 ist
ein Hochfrequenzstromunterdrücker 3 als
ein Film gebildet. Der Radiator 1 ist auf der Leiterplatte 4 so
angebracht, daß der
Hochfrequenzstromunterdrücker 2 in
Kontakt mit der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 und
dem Hochfrequenzstromunterdrücker 3 gebracht
ist. Als Resultat ist der Radiator 1 an der gedruckten
Leiterplatte 4 mit der oberen Oberfläche angebracht, und die Umfangsoberfläche der
integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 ist mit
den Hochfrequenzstromunterdrückern 2 und 3 bedeckt.
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Der
Hochfrequenzstromunterdrücker 2 haftet
an jeder der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 und
des Hochfrequenzstromunterdrückers 3 durch
die Benutzung eines Klebstoffes oder eines doppelseitigen Klebebandes.
Jeder der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 ist
eine magnetische Dünnfilmsubstanz und
zeigt Leitfähigkeit
innerhalb eines Frequenzbereiches kleiner als einige zehn MHz.
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Mit
dieser Struktur schwächen,
selbst wenn die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 bei
einer hohen Frequenz in einem Frequenzband zwischen einigen zehn
MHz und einigen GHz benutzt wird, die Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 ausreichend
und beträchtlich
den Hochfrequenzstrom, der durch die Anschlüsse der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 und
den Radiator 1 selbst fließt. Daher ist es möglich, das
Auftreten von elektromagnetischer Störung zu verhindern und einen
nachteiligen Effekt der elektromagnetischen Störung zu entfernen. Somit dient
eine Kombination der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 zum
Schwächen
des Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator 1 selbst
fließt
und die Frequenz innerhalb des Frequenzbandes zwischen einigen zehn
MHz und einigen GHz aufweist.
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Bezugnehmend
auf 2 wird eine Beschreibung eines Radiators von einem
Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung gegeben. Ähnliche
Teile sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet und werden
nicht weiter beschrieben.
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Bei
dem in 2 dargestellten Radiator 1 ist die Basisplatte 1b mit
einem ausgenommenen Abschnitt 6 versehen, der auf ihrer
unteren Oberfläche
gebildet ist zum Aufnehmen der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5.
Auf der unteren Oberfläche
der Basisplatte 1b einschließlich des ausgenommenen Abschnittes 6 ist
der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 als
ein Film gebildet. Wenn der Radiator 1 an der Leiterplatte 4 angebracht
ist, ist der ausgenommene Abschnitt 6 der integrierten
Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 zugewandt. Als Resultat
sind die obere Oberfläche
und die Umfangsoberfläche
der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 mit
dem Hochfrequenzstromunterdrücker 2 allein
bedeckt. Daher wird kein Hochfrequenzstromunterdrücker benötigt, daß er auf
der Leiterplatte 4 gebildet ist.
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Der
Hochfrequenzstromunterdrücker 2 haftet
an jedem der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 und
der Leiterplatte 4 durch die Benutzung eines Klebstoffes
oder eines doppelseitigen Klebebandes.
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Mit
dieser Struktur schwächt,
selbst wenn die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 bei
der hohen Frequenz innerhalb eines Frequenzbandes zwischen einigen
zehn MHz und einigen GHz benutzt wird, der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 ausreichend
und beträchtlich
den Hochfrequenzstrom, der durch die Anschlüsse der integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung 5 und
durch den Radiator 1 selbst fließt. Daher ist es möglich, das
Auftreten von elektromagnetischer Störung zu verhindern und einen
nachteiligen Effekt der elektromagnetischen Störung zu entfernen. Somit dient
der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 allein
zum Schwächen
des Hochfrequenzstromes, der durch den Radiator 1 selbst
fließt
und die Frequenz innerhalb des Frequenzbandes zwischen einigen zehn
MHz und einigen GHz aufweist.
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Bezugnehmend
auf 3 wird eine Beschreibung eines Radiators von einem
Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung gegeben. Ähnliche
Teile werden durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet und werden
nicht weiter beschrieben.
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Bei
dem in 3 dargestellten Radiator 1 ist der auf
der unteren Oberfläche
der Basisplatte 1b gebildete Hochfrequenzstromunterdrücker 2 mit
einer wärmeleitenden
Platte 7 versehen, die an der unteren Oberfläche des
Hochfrequenzstromunterdrückers 2 angebracht
ist und die hervorragend in Wärmeleitfähigkeit
ist. Die wärmeleitfähige Platte 7 haftet
an dem Hochfrequenzstromunterdrücker 2 durch
die Benutzung eines Klebstoffes oder eines doppelseitigen Klebebandes.
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Mit
dieser Struktur werden auch die oben erwähnten Effekte erzielt. Zusätzlich wird
wegen des Vorsehens der wärmeleitenden
Platte 7 die Wärmeübertragung
zu dem Radiator 1 gefördert.
Somit wird die Wärmestrahlungseigenschaft
verbessert.
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Bezugnehmend
auf 4 wird eine Beschreibung eines Radiators von einem
Hochfrequenzstromunterdrückungstyp
gemäß einer
vierten Ausführungsform
dieser Erfindung gegeben. Ähnliche
Teile sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet und werden
nicht weiter beschrieben.
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Bei
dem in 4 dargestellten Radiator 1 ist der auf
der unteren Oberfläche
der Basisplatte 1b gebildete Hochfrequenzstromunterdrücker 2 mit
einer Isolierplatte 8 wie ein Polyimidfilm versehen, der
an der unteren Oberfläche
des Hochfrequenzstromunterdrückers 2 angebracht
ist und der hervorragend in elektrischer Isolation ist. Die Isolierplatte 8 haftet
an dem Hochfrequenzstromunterdrücker 2 durch
die Benutzung eines Klebstoffes oder eines doppelseitigen Klebebandes.
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Die
Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 können durch
Sputtern oder Dampfabscheiden gebildet werden. Zusätzlich zu
dem oben erwähnten
Sputtern oder Dampfabscheiden können
chemische Dampfabscheidung (CVD), Ionenstrahlabscheidung, Gasabscheidung
und Musterübertragung
auf dem Bilden der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 benutzt
werden.
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Jeder
der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 ist
eine magnetische Dünnfilmsubstanz
mit einer Dicke zwischen 0,3 und 20 μm und zeigt die Leitfähigkeit
innerhalb eines Frequenzbereiches kleiner als einige zehn MHz.
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Als
ein Material für
jeden der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 kann
Benutzung gemacht werden von einem magnetischen Schmalbandverlustmaterial,
das eine M-X-Y-Zusammensetzung als eine Mischung von Komponenten
M (wobei M mindestens eines von Fe, Co und Ni ist), Y (wobei Y mindestens
eines von F, N und O ist) und X, wobei X mindestens ein Element
ungleich jenen ist, die in M und Y enthalten sind) aufweist, und
das eine Permeabilitätseigenschaft
aufweist, die als eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einem
Imaginärteil μ'' in Bezug auf einen Realteil μ' einer relativen
Permeabilität
gegeben ist, so daß der maximale
Wert μ''max des Imaginärteiles μ'' (was ein magnetischer Verlustterm genannt
werden kann) innerhalb eines Frequenzbereiches zwischen 100 MHz
und 10 GHz vorhanden ist, und daß eine relative Bandbreite
bwr nicht größer als
200% ist, wobei die relative Bandbreite bwr erhalten wird durch
Extrahieren einer Frequenzbandbreite zwischen zwei Frequenzen, an
denen der Wert μ'' gleich 50% des maximalen μ''max ist, und
Normalisieren der Frequenzbandbreite an der Zentralfrequenz davon.
Es wird hier angenommen, daß das
magnetische Schmalbandverlustmaterial eine Sättigungsmagnetisierung zwischen
80% und 60% von der eines magnetischen Metallmateriales aufweist,
das die Komponente M alleine aufweist, und ei nen Gleichstromwiderstand
zwischen 100 μΩ·cm und
700 μΩ·cm.
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Als
das Material für
jeden der Hochfrequenzstromunterdrücker 4a, 4b und 5 kann
auch Benutzung gemacht werden von einem magnetischen Breitbandverlustmaterial,
das eine M-X-Y-Zusammensetzung
aufweist als eine Mischung von Komponenten M (wobei M mindestens
eines von Fe, Co und Ni ist), Y (wobei Y mindestens eines von F,
N und O ist) und X (wobei X mindestens ein Element ungleich jenen
ist, die in M und Y enthalten sind), und das eine Permeabilitätseigenschaft
aufweist, die als eine Beziehung zwischen einer Frequenz und einem
Imaginärteil μ'' in Bezug auf einen Realteil μ' einer relativen
Permeabilität
gegeben ist, so daß der
maximale Wert μ''max des Imaginärteiles μ'' innerhalb eines Frequenzbereiches zwischen
100 MHz und 10 GHz vorhanden ist, und daß eine relative Bandbreite
bwr nicht kleiner als 150% ist, wobei die relative Bandbreite bwr
erhalten wird durch Extrahieren einer Frequenzbandbreite zwischen
zwei Frequenzen, an denen der Wert von μ'' gleich
50% des maximalen μ''max ist, und
Normalisieren der Frequenzbandbreite an der Zentralfrequenz davon.
Es wird hier angenommen, daß das
magnetische Breitbandverlustmaterial eine Sättigungsmagnetisierung zwischen
60% und 35% von der eines magnetischen Metallmateriales aufweist,
das die Komponente M alleine enthält, und einen elektrischen
Gleichstromwiderstand größer als
500 μΩ·cm.
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In
jedem des magnetischen Schmalbandverlustmateriales und des magnetischen
Breitbandverlustmateriales, die als die Hochfrequenzstromunterdrücker 4a, 4b und 5 benutzt
werden, ist die Komponente X mindestens eines von C, B, Si, Al,
Mg, Ti, Zn, Hf, Sr, Nb, Ta und Selten-Erd-Elemente. Die Komponente
M ist in einer Granulatstruktur vorhanden in der Partikel oder Körner der
Komponente M in einer Matrix einer Verbindung der Komponenten X
und Y verteilt ist. Die Partikel haben eine mittlere Partikelgröße zwischen
1 nm und 40 nm. Das magnetische Schmalband- oder Breitbandverlustmaterial
weist ein anisotropes Magnetfeld von 47400 A/m oder weniger auf.
Bevorzugt ist die M-X-Y-Zusammensetzung des magnetischen Breitband- oder
Schmalbandverlustmaterials eine Fe-Al-O-Zusammensetzung oder eine
Fe-Si-O-Zusammensetzung.
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In
dem Vorangehenden wurde eine Beschreibung des Falles gegeben, in
dem die integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung als das elektronische
Bauelement benutzt wird. Diese Erfindung ist ebenfalls anwendbar,
wenn das elektronische Bauelement eine andere aktive Halbleitervorrichtung
mit einer hochintegrierten Halbleiterschaltungsvorrichtung, eine
Logikschaltungsvorrichtung wie ein Mikroprozessor, eine Zentralverarbeitungseinheit
und eine arithmetische Bildverarbeitungslogikeinheit oder ähnliches
ist.
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Der
Radiator kann an der Leiterplatte oder einem Gehäuse angebracht sein, an dem
das elektronische Bauteil angebracht ist. In jedem Fall wird als
jeder der Hochfrequenzstromunterdrücker 2 und 3 Benutzung
gemacht von einer magnetischen Dünnfilmsubstanz,
die klein im Volumen ist und die ein Magnetverlustmaterial mit einem
großen
Imaginärteil
(d.h. ein "Magnetverlustterm") μ'' der relativen Permeabilität aufweist.
Als magnetische Substanz, die in dem Magnetverlustterm vergrößert werden
kann, ist ein magnetisches Granulatmaterial bekannt. Genauer, in
dem Fall, in dem die Konzentration von magnetischen Metallpartikeln
in dem magnetischen Granulatmaterial in einen speziellen Bereich
fällt,
kann eine hervorragende magnetische Verlusteigenschaft in einem
Hochfrequenzbereich erzielt werden.
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Als
nächstes
wird eine Beschreibung bezüglich
der Granulatstruktur und Herstellungsverfahren der magnetischen
M-X-Y-Zusammensetzung
gegeben.
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Bezugnehmend
auf 5, die schematisch die Granulatstruktur der magnetischen
M-X-Y-Zusammensetzung zeigt, sind Partikel 11 eines metallischen
magnetischen Materiales M uniform oder gleichförmig in einer Matrix 12 verteilt,
die aus X und Y besteht.
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Bezugnehmend
auf 6A, ein darin gezeigtes Sputtergerät wurde
zum Erzeugen von Proben in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen
benutzt. Das Sputtergerät
weist eine herkömmliche
Struktur auf und weist einen Vakuumbehälter 20, einen Verschluß 21,
eine Atmosphärengasquelle 22,
ein Substrat oder eine Glasplatte 23, Chips 24 (X
oder X-Y), ein Target 25 (M), eine RF-Leistungsquelle und
eine Vakuumpumpe 27 auf. Die Atmosphärengasquelle 22 und
die Vakuumpumpe 27 sind mit dem Vakuumbehälter 20 verbunden. Das
Substrat 23 liegt dem Target 25 gegenüber, auf
dem Chips 24 vorgesehen sind. Der Verschluß 21 ist
vor dem Substrat 23 vorgesehen. Die RF-Leistungsquelle 26 ist
mit dem Target 25 verbunden.
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Bezugnehmend
auf 6B wurde ein Dampfabscheidungsgerät, das darin
gezeigt ist, ebenfalls als ein anderes Gerät zum Erzeugen von Proben in
den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen benutzt. Das Dampfabscheidungsgerät weist
eine herkömmliche
Struktur auf und weist einen Vakuumbehälter 20, eine Atmosphärengasquelle 22 und
eine Vakuumpumpe 27 ähnlich
zu dem Sputtergerät
auf, aber es weist einen Schmelztiegel 28 mit Materialien
(X-Y) anstelle der Chips 24, des Targets 25 und
der RF-Leistungsquelle 26 auf.
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Beispiel 1
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Ein
Dünnfilm
einer magnetischen M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes bei
einer in Tabelle 1 gezeigten Sputterbedingung hergestellt.
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Die
erzeugte Filmprobe 1 wurde durch Fluoreszenz-Röntgenstrahl-Spektroskopie
analysiert und als ein Film einer Zusammensetzung Fe72Al11O17 bestätigt. Die
Filmprobe 1 hatte eine Dicke von 2,0 Mikrometer (μm), einen
spezifischen Gleichstromwiderstand von 530 Mikroohmzentimeter (μΩ·cm), 1,432 × 103 A/m (18 Oe) im anisotropen Feld (Hk) und
1,6800 T (16.800 Gauss) in der Sättigungsmagnetisierung
(Ms).
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Ein
Prozentverhältnis
der Sättigungsmagnetisierung
der Filmprobe 1 und der des metallischen Materiales M selbst {Ms(M-X-Y)/Ms(M)} × 100 betrug
72,2%.
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Zum
Messen der Permeabilitätsfrequenzantwort
wurde die Filmprobe 1 in eine bandartige Form gebildet und in eine
Spule eingeführt.
Unter Anwendung eines Vorspannungsmagnetfeldes wurde eine Impedanzvariation
der Spule als Reaktion auf die Frequenzänderung eines an die Spule
angelegten Wechselstromes gemessen. Die Messungen wurden mehrere
Male für
verschiedene Werte des Vorspannungsmagnetfeldes durchgeführt. Aus
der gemessenen Impedanzvariation als Reaktion auf die Frequenzvariation
wurde die Permeabilitätsfrequenzantwort
(μ''-f-Antwort)
berechnet und ist in 7 gezeigt. Es ist aus 7 zu
merken, daß der
Imaginärteil
der relativen Permeabilität
eine hohe Spitze oder den maximalen Wert (μ''max) aufweist und schnell zu beiden Seiten
der Spitze abfällt.
Die natürliche
Resonanzfrequenz (f(μ''max)), die den
maximalen Wert (μ''max) zeigt,
beträgt
ungefähr
700 MHz. Aus der μ''-f-Antwort wurde eine relative Bandbreite
bwr als ein Prozentverhältnis
der Bandbreite zwischen zwei Frequenzpunkten bestimmt, die den Imaginärteil der
relativen Permeabilität
als einen Halbwert μ''50 des maximalen
Wertes μ''max zu der Zentralfrequenz
der Bandbreite zeigt. Die relative Bandbreite bwr betrug 148%.
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Beispiel 2
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In
einem Zustand ähnlich
zu dem in Beispiel 1, aber in dem 150 Al2O3-Chips benutzt wurden, wurde eine Filmprobe
2 auf einer Glasplatte gebildet.
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Die
erzeugte Filmprobe 2 wurde durch eine Fluoreszenz-Röntgenstrahl-Spektroskopie analysiert
und als ein Film einer Zusammensetzung von Fe44Al22O34 bestätigt. Die
Filmprobe 2 hatte eine Dicke von 1,2 Mikrometer (μm), einen
Gleichstromwiderstand von 2400 Mikroohmzentimeter (μΩ·cm), ein
anisotropes Feld (Hk) von 9,550 × 103 A/m
(120 Oe) und eine Sättigungsmagnetisierung
(Ms) von 0,9600 T (9.600 Gauss). Es sei angemerkt, daß die Filmprobe
2 höher
in dem spezifischen Widerstand als die Filmprobe 1 ist.
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Ein
Prozentverhältnis
der Sättigungsmagnetisierung
der Filmprobe 2 und die des metallischen Materiales M selbst {Ms(M-X-Y)/Ms(M)} × 100 betrug
44,5%.
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Die μ''-f-Antwort der Filmprobe 2 wurde auf
eine ähnliche
Weise wie im Beispiel 1 erhalten und in 8 gezeigt.
Es wird angemerkt, daß die
Spitze ebenfalls einen hohen Wert ähnlich zu der Filmprobe 1 aufweist. Der
Frequenzpunkt an der Spitze oder die natürliche Resonanzfrequenz beträgt jedoch
1 GHz, und der Imaginärteil
der relativen Permeabilität
fällt allmählich zu
beiden Seiten der Spitze ab, so daß die μ''-f-Antwort eine Breitbandeigenschaft
aufweist.
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Eine
relative Bandbreite bwr der Filmprobe 2 wurde ebenfalls als 181%
durch die ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 bestätigt.
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Vergleichsbeispiel 1
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In
einem Zustand ähnlich
zu dem in Beispiel 1, aber in dem 90 Al2O3-Chips benutzt wurden, wurde ein Vergleichsbeispiel
1 auf einer Glasplatte gebildet.
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Das
erzeugte Vergleichsbeispiel 1 wurde durch eine Fluoreszenz-Röntgenstrahl-Spektroskopie
analysiert und als ein Film einer Zusammensetzung Fe86Al6O8 bestätigt. Das
Vergleichsbeispiel 1 hatte eine Dicke von 1,2 Mikrometer (μm), einen
spezifischen Gleichstromwiderstand von 74 Mikroohmzentimeter (μΩ·cm), ein anisotropes
Feld (Hk) von 1,750 × 103 A/m (22 Oe), eine Sättigungsmagnetisierung (Ms)
von 1,8800 T (18.800 Gauss) und im Prozentverhältnis 85,7%, und die Sättigungsmagnetisierung
des Vergleichsbeispieles 1 und die des metallischen Materiales M
selbst {Ms(M-X-Y)/Ms(M)} × 100
betrug 44,5%.
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Die μ''-f-Antwort des Vergleichsbeispieles
wurde ebenfalls auf die ähnliche
Weise wie in Beispiel 1 erhalten und ist in 9 gezeigt.
Es ist aus 9 zu bemerken, daß der Imaginärteil μ'' der relativen Permeabilität des Vergleichsbeispieles
1 eine hohe Spitze bei einer Frequenz von ungefähr 10 MHz aufweist, aber schnell
an dem höheren
Frequenzbereich als 10 MHz abnimmt. Es kann angenommen werden, daß diese
Verringerung durch die Erzeugung von Wirbelstrom aufgrund des niedrigeren
spezifischen Widerstandes verursacht wird.
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Vergleichsbeispiel 2
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In
einem Zustand ähnlich
zu dem in Beispiel 1, aber in dem 200 Al2O3-Chips benutzt wurden, wurde ein Vergleichsbeispiel
2 auf einer Glasplatte gebildet.
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Das
erzeugte Vergleichsbeispiel 2 wurde durch Fluoreszenz-Röntgenstrahl-Spektroskopie analysiert und
als ein Film einer Zusammensetzung von Fe19Al34O47 bestätigt. Das
Vergleichsbeispiel 2 hatte eine Dicke von 1,3 Mikrometer (μm), einen
spezifischen Gleichstromwiderstand von 10.500 Mikroohmzentimeter
(μΩ·cm).
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Die
magnetische Eigenschaft des Vergleichsbeispieles 1 zeigte Superparamagnetismus.
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Beispiel 4
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Ein
Dünnfilm
der magnetischen M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
durch das reaktive Sputterverfahren unter Benutzung des in 6A gezeigten
Sputtergerätes
mit einem in Tabelle 2 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Das
Partialdruckverhältnis
von N2 betrug 20%. Der Dünnfilm wurde bei einer Temperatur
von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum un ter einem Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
4 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 4 sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Beispiel 5
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes in einem
in Tabelle 4 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
5 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 5 sind in Tabelle 5 gezeigt.
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Beispiel 6
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Ein
Dünnfilm
aus magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
durch das reaktive Sputterverfahren unter Benutzung des in 6A gezeigten
Sputtergerätes
in einem in Tabelle 6 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Das
Partialdruckverhältnis
von N2 war 10%. Der Dünnfilm wurde bei einer Temperatur
von 300°C
während
zwei Stunden in Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
6 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 6 sind in Tabelle 7 gezeigt.
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Beispiel 7
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes in einem
in Tabelle 8 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
7 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 7 sind in Tabelle 9 gezeigt.
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Beispiel 8
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
durch das reaktive Sputterverfahren unter Benutzung des in 6A gezeigten
Sputtergerätes
bei einem in Tabelle 10 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Das
Partialdruckverhältnis
von N2 betrug 10%. Der Dünnfilm wurde bei einer Temperatur
von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
8 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 8 sind in Tabelle 11 gezeigt.
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Beispiel 9
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes in einem
in Tabelle 12 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
9 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 9 sind in Tabelle 13 gezeigt.
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Beispiel 10
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
durch das reaktive Sputterverfahren unter Benutzung des in 6A gezeigten
Sputtergerätes
bei einem in Tabelle 14 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Das
Partialdruckverhältnis
von O2 betrug 15%. Der Dünnfilm wurde bei einer Temperatur
von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
10 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 10 sind in Tabelle 15 gezeigt.
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Beispiel 11
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes bei
einem in Tabelle 16 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
11 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 11 sind in Tabelle 17 gezeigt.
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Beispiel 12
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes in einem
in Tabelle 18 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
12 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 12 sind in Tabelle 19 gezeigt.
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Beispiel 13
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6A gezeigten Sputtergerätes bei
einem in Tabelle 20 gezeigten Sputterzustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
13 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 13 sind in Tabelle 21 gezeigt.
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Beispiel 14
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Ein
Dünnfilm
von magnetischer M-X-Y-Zusammensetzung wurde auf einer Glasplatte
unter Benutzung des in 6B gezeigten Dampfabscheidungsgerätes in einem
in Tabelle 22 gezeigten Zustand hergestellt. Der Dünnfilm wurde
bei einer Temperatur von 300°C
während
zwei Stunden im Vakuum unter Magnetfeld wärmebehandelt, und eine Filmprobe
14 wurde erhalten.
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Die
Eigenschaften der Filmprobe 14 sind in Tabelle 23 gezeigt.
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Nun
wird eine Beschreibung bezüglich
von Tests gegeben, die sich auf den Rauschunterdrückungseffekt
der Probenfilme und der Vergleichsproben beziehen, indem ein in 10 gezeigtes
Testgerät
benutzt wird.
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Ein
Teststück
war Filmprobe 1 mit Abmessungen von 20 mm × 20 mm × 2,0 μm. Für einen Vergleich eine Platte
aus bekanntem zusammengesetztem magnetischem Material mit Abmessungen
von 20 mm × 20 mm × 1,0 mm.
Das zusammengesetzte magnetische Material weist Polymer und flaches
magnetisches Materialpulver auf, das in dem Polymer verteilt ist.
Das magnetische Metall pulver weist Fe, Al und Si auf. Das zusammengesetzte
magnetische Material weist eine Permeabilitätsverteilung in dem Quasi-Mikrowellenbereich auf
und weist den maximalen Wert des Imaginärteiles der relativen Permeabilität bei einer
Frequenz von ungefähr
700 MHz auf. Tabelle 24 zeigt die magnetischen Eigenschaften von
dem Teststück
als auch dem Vergleichsteststück.
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Wie
aus Tabelle 24 zu sehen ist, ist die Filmprobe 1 ungefähr 600 × in dem
Maximalwert des Imaginärteiles
der relativen Permeabilität
im Vergleich mit dem Vergleichsteststück. Da der Rauschunterdrückungseffekt
allgemein aus dem Wert eines Produktes (μ''max × δ des maximalen
Wertes μ''max des Imaginärteiles
der relativen Permeabilität
und der Dicke des Stückes δ abgeleitet
wird, wurde die Dicke des Vergleichsteststückes der zusammengesetzten
magnetischen Materialplatte zu 1 mm ausgewählt, so daß die beiden Teststücke den ähnlichen
Wert von (μ''max × δ) aufweisen.
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Bezugnehmend
auf 10, das Testgerät weist eine Mikrostreifenlinie 61 mit
zwei Ports, Koaxialkabel 62, die mit den zwei Ports verbunden
sind, und einen Netzwerkanalysator (nicht gezeigt) auf, der über die
zwei Ports verbunden ist. Die Mikrostreifenlinie 61 weist
eine Linienlänge
von 75 mm und eine charakteristische Impedanz von 50 Ohm auf. Das
Teststück 63 war
an einem Bereich 64 auf der Mikrostreifenlinie 61 vorgesehen, und
die Transmissionseigenschaft S21 wurde gemessen. Die Frequenzantworten
von S21 sind in 11A und 11B für die Filmprobe
1 bzw. die Vergleichsprobe gezeigt.
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In
Bezug auf die Benutzung der Filmprobe 1 wird in 11A bemerkt, daß sich S21 oberhalb von 100 MHz
verringert, ein Minimum von –10
dB bei einer Frequenz von 2 GHz annimmt und dann oberhalb von 2 GHz
zunimmt. Andererseits in Bezug auf die Benutzung der Vergleichsprobe
ist von 11B zu bemerken, daß S21 allmählich abnimmt
und das Minimum von –10
dB bei einer Frequenz von 3 GHz annimmt.
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Diese
Resultate demonstrieren, daß S21
von der Frequenzverteilung abhängt
und daß der
Rauschunterdrückungseffekt
von dem Produkt von (μ''max × δ) abhängt.
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Angenommen,
daß die
Magnetprobe eine Verteilungskonstantschaltung mit einer Länge von
l bildet, wie in 12A gezeigt ist, wurde nun eine Äquivalenzschaltung
für eine
Einheitslänge
von Δl aus
den Transmissionseigenschaften S11 und S21 berechnet, wie in 12B gezeigt ist. Dann wurde die Äquivalenzschaltung
für die
Länge L
aus der Äquivalentschaltung
für die
Einheitslänge Δl erhalten,
wie in 21C gezeigt ist. Die Äquivalenzschaltung
der Magnetprobe weist eine Reihenschaltung einer Induktanz L und
eines Widerstandes R und eine parallele Kapazität C und Konduktanz G auf, wie
in 12C gezeigt ist. Aus diesem ist zu verstehen,
daß die Änderung
der Transmissionseigenschaft der Mikrostreifenlinie, die aufgrund
des Vorsehens der magnetischen Substanz auf der Mikrostreifenlinie
verursacht wird, hauptsächlich
durch den Äquivalenzwiderstand
R bestimmt ist, der in Reihe geschaltet ist.
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Im
Hinblick auf das Obige wurde eine Frequenzantwort des Äquivalentwiderstandes
R gemessen. Die gemessenen Daten wurden in 13A und 13B für
die Filmprobe 1 bzw. die Vergleichsprobe gezeigt. Es ist zu bemerken
aus diesen Figuren, daß sich
der Äquivalentwiderstand
R allmählich
in dem Quasi-Mikrowellenbereich
verringert und ungefähr
60 Ohm bei ungefähr
3 GHz beträgt.
Es ist zu sehen, daß die
Frequenzabhängigkeit
des Äquivalentwiderstandes
R sich von dem Imaginärteil
der relativen Permeabilität
unterscheidet, der einen maximalen Wert bei ungefähr 1 GHz
aufweist. Es ist angenommen, daß diese
Differenz auf der allmählichen
Zunahme des Verhältnisses
des Produktes unter Probenlänge
zu der Wellenlänge
beruht.