JP2002093624A - Minute element of type such as minute inductor, and minute transformer - Google Patents

Minute element of type such as minute inductor, and minute transformer

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JP2002093624A
JP2002093624A JP2001222312A JP2001222312A JP2002093624A JP 2002093624 A JP2002093624 A JP 2002093624A JP 2001222312 A JP2001222312 A JP 2001222312A JP 2001222312 A JP2001222312 A JP 2001222312A JP 2002093624 A JP2002093624 A JP 2002093624A
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Japan
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microelement
magnetic field
magnetic
minute
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Withdrawn
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JP2001222312A
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Japanese (ja)
Inventor
Jean-Marc Fedeli
ジャン−マルク・フェデリ
Bertrand Guillon
ベルトラン・ギヨン
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Memscap SA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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    • H01F41/041Printed circuit coils
    • H01F41/046Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a minute element capable of increasing a maximum operation frequency. SOLUTION: A minute element (1) is a minute inductor or a minute inductive transformer. A metal winding (2) with a form of solenoid, a magnetic core (4) located at the center of the solenoid (2) and having strips (12 and 13) made of ferromagnetic material are provided. A magnetic core (4) is located, in parallel with the strips (12 and 13), and at least one additional layer (14) for generating a magnetic field in a direction vertical to the axis (20) of the solenoid (2) is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロエレクト
ロニクスの技術分野に関するものであり、より詳細に
は、特にラジオ周波数応用において使用することを意図
したような、微小素子の製造という技術分野に関するも
のである。より詳細には、本発明は、特に高周波数にお
ける動作を可能とする磁気コアを備えてなる微小インダ
クタや微小変圧器といったような微小素子に関するもの
である。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of microelectronics, and more particularly to the manufacture of microelements, particularly intended for use in radio frequency applications. is there. More specifically, the present invention relates to a micro device such as a micro inductor or a micro transformer having a magnetic core capable of operating at a particularly high frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】公知
なように、特に移動式電話技術といったようなラジオ周
波数応用において使用される電子回路は、キャパシタや
インダクタを有してなる発振回路を備えている。
BACKGROUND OF THE INVENTION As is known, electronic circuits used, particularly in radio frequency applications, such as mobile telephone technology, include an oscillating circuit comprising capacitors and inductors. I have.

【0003】小型化というトレンドのために、微小イン
ダクタ等の微小素子の占有容積をしだいに小さくしつつ
も、インダクタンス値を十分に大きい値に維持して品質
係数を十分に大きいものに維持することが必須である。
Due to the trend of miniaturization, it is necessary to maintain a sufficiently large inductance value and a sufficiently large quality factor while gradually reducing the occupied volume of a small element such as a small inductor. Is required.

【0004】さらに、全体的傾向は、動作周波数を大き
くすることに向かっている。この場合、GSM標準にお
いて使用されている900〜1800MHzという周波
数帯と比較して、移動式電話技術における新たなUMT
S標準において使用されている周波数が、2.4GHz
帯であることに、言及することができる。
[0004] Furthermore, the general trend is towards higher operating frequencies. In this case, the new UMT in mobile telephony is compared to the 900-1800 MHz frequency band used in the GSM standard.
The frequency used in the S standard is 2.4 GHz
It can be mentioned that it is a belt.

【0005】動作周波数の増大は、微小インダクタの磁
気コアの振舞いに関連した問題点をもたらす。
[0005] The increase in operating frequency introduces problems associated with the behavior of the magnetic core of the microinductor.

【0006】これは、良好な品質係数を得るためには、
一般に、微小インダクタのインダクタンスの増大が要求
されるからである。この目的のために、磁性材料が選択
され、磁性材料の形状および寸法は、できる限り最大の
透磁率が得られるものとされる。
This is because in order to obtain a good quality factor,
In general, it is required to increase the inductance of the minute inductor. For this purpose, a magnetic material is selected, the shape and dimensions of the magnetic material being such that the highest possible magnetic permeability is obtained.

【0007】しかしながら、回転磁気という現象の点か
ら、透磁率が周波数に応じて変化すること、より詳細に
は、共鳴周波数が存在し、この共鳴周波数を超えたとこ
ろでインダクタが容量性の振舞いを示すことが、公知で
ある。換言すれば、微小インダクタは、絶対的に、共鳴
周波数以下の周波数で使用されなければならない。
However, in view of the phenomenon of rotating magnetism, magnetic permeability changes with frequency, more specifically, there is a resonance frequency, and beyond this resonance frequency, the inductor exhibits capacitive behavior. It is known. In other words, the micro inductor must be used at a frequency that is absolutely lower than the resonance frequency.

【0008】しかしながら、使用周波数を増大させる
と、回転磁気共鳴という現象に出くわすこととなり、よ
って、与えられた形状においては、インダクタを最適に
使用可能な周波数範囲が制限されることとなる。
However, when the operating frequency is increased, a phenomenon called rotational magnetic resonance is encountered, and therefore, for a given shape, the frequency range in which the inductor can be optimally used is limited.

【0009】本発明が解決しようとする課題は、回転磁
気現象の存在により本来的なものであるような使用周波
数の制限という問題点である。
The problem to be solved by the present invention is the problem of the limitation of the working frequency which is inherent due to the existence of the rotating magnetic phenomenon.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
微小インダクタや微小変圧器といったような誘導性の微
小素子であって、ソレノイドの形態とされた金属巻線
と、ソレノイドの中心に配置されるとともに強磁性材料
から形成されたストリップを有してなる磁気コアと、を
具備してなる微小素子に関するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides
An inductive microelement, such as a microinductor or microtransformer, that has a metal winding in the form of a solenoid and a strip located at the center of the solenoid and formed from ferromagnetic material And a magnetic element.

【0011】本発明においては、この微小素子は、磁気
コアが、ストリップに対して平行に配置されるとともに
ソレノイドの軸に対して垂直な向きとされた磁界を生成
し得る少なくとも1つの付加的な層を有していることを
特徴としている。
In the present invention, the microelement comprises at least one additional element in which the magnetic core is arranged parallel to the strip and can generate a magnetic field oriented perpendicular to the axis of the solenoid. It is characterized by having a layer.

【0012】換言すれば、強磁性ストリップに関連して
設けられた付加的な層は、ストリップ内を通過すること
によって閉塞される磁界を生成するための能動部材であ
る。これにより、ソレノイドの軸に対して垂直な方向の
磁界がソレノイドに対して印加される、すなわち、磁気
コアの大寸法に対して全体的に垂直な磁界がソレノイド
に対して印加される。
In other words, the additional layer provided in connection with the ferromagnetic strip is an active member for generating a magnetic field which is closed by passing through the strip. This applies a magnetic field in a direction perpendicular to the axis of the solenoid to the solenoid, that is, a magnetic field generally perpendicular to the large dimensions of the magnetic core is applied to the solenoid.

【0013】ストリップ内に、強磁性ストリップの磁化
容易軸に対して平行な向きとされた、補助的磁界が存
在、磁化容易軸以外の向きを向く磁化の回転に対しての
対抗手段となる。このことは、ストリップの透磁率を低
下させ、微小素子のインダクタンスを低下させる。この
欠点は、微小素子が誘導的振舞いを維持し得る最大周波
数に対応した回転磁気効果に関しての共鳴周波数を増大
させることによって、補償されることに注意されたい。
An auxiliary magnetic field is present in the strip, oriented parallel to the easy axis of the ferromagnetic strip, and serves as a countermeasure against rotation of the magnetization in a direction other than the easy axis. This reduces the permeability of the strip and reduces the inductance of the microelement. Note that this shortcoming is compensated for by increasing the resonant frequency with respect to the rotating magnetic effect corresponding to the maximum frequency at which the microelement can maintain inductive behavior.

【0014】回転磁気による共鳴周波数は、次のような
Landau-Lifschitz の等式によって決定される。
The resonance frequency due to the rotating magnetism is as follows:
Determined by the Landau-Lifschitz equation.

【数1】 ここで、Mは、磁気モーメントであり、Hは、この磁気
モーメントが保持されている磁界であり、γは、回転磁
気定数であり、αは、減衰係数である。
(Equation 1) Here, M is a magnetic moment, H is a magnetic field holding the magnetic moment, γ is a rotating magnetic constant, and α is a damping coefficient.

【0015】ソレノイドの主軸方向に対応している、強
磁性材料の磁化困難軸に沿った透磁率を決定するために
は、強磁性材料が受ける様々な磁界を決定する必要があ
る。ここで、与えられた形状の材料が、磁界(Hext
内に保持されている場合には、磁化は、磁界に沿って整
列する傾向がある。
To determine the permeability along the hard axis of the ferromagnetic material, which corresponds to the direction of the main axis of the solenoid, it is necessary to determine the various magnetic fields that the ferromagnetic material receives. Here, the material of the given shape is a magnetic field (H ext )
When held within, the magnetization tends to align along the magnetic field.

【0016】したがって、材料の中立性が失われ、電荷
が現れて、外部磁界に対抗する磁界を生成する。これに
より、結果的な内部磁界(Hint )が減少する。外部磁
界に対抗する磁界は、一般に、『磁化打ち消し磁界』
(Hd )と称され、形状に大いに依存する。より詳細に
は、磁化打ち消し磁界係数は、Nとして表され、次式が
得られる。
Thus, the neutrality of the material is lost and a charge appears, creating a magnetic field that opposes the external magnetic field. This reduces the resulting internal magnetic field (H int ). A magnetic field that opposes an external magnetic field is generally called a "magnetization canceling magnetic field".
(H d ) and is highly dependent on shape. More specifically, the magnetization canceling magnetic field coefficient is expressed as N, and the following equation is obtained.

【数2】 (Equation 2)

【0017】この係数Nは、形状にのみ依存する。磁化
困難軸の方向において磁性部材によって生成されるこの
磁化打ち消し磁界は、結果としての内部磁界を減少さ
せ、そのため、磁気力線の通過に対抗する。換言すれ
ば、この磁化打ち消し磁界は、透磁率を減少させるとい
う結果をもたらす。
This coefficient N depends only on the shape. This magnetization canceling magnetic field generated by the magnetic member in the direction of the hard axis reduces the resulting internal magnetic field and thus opposes the passage of the magnetic field lines. In other words, this magnetization canceling magnetic field has the consequence of decreasing the permeability.

【0018】よって、このモデルを考慮すれば、磁化困
難軸に沿った透磁率の値を決定し得るように、 Landau-
Lifschitz の等式を解くことができる。公知なように、
透磁率は、実数部分が実効透磁率を表しかつ虚数部分が
損失を表すような複素数である。よって、これら等式を
解くことにより、周波数とNと材質の固有特性との関数
として、実部(μ’)と虚部(μ”)とを得ることがで
きる。
Therefore, taking this model into account, the Landau-type can be determined so that the value of the magnetic permeability along the hard axis can be determined.
You can solve Lifschitz's equation. As is known,
The permeability is a complex number such that the real part represents the effective permeability and the imaginary part represents the loss. Therefore, by solving these equations, a real part (μ ′) and an imaginary part (μ ″) can be obtained as a function of the frequency, N, and the intrinsic property of the material.

【0019】μ”の値が最大となるような共鳴周波数
は、以下の式によって得られる。
The resonance frequency at which the value of μ ″ becomes maximum is obtained by the following equation.

【数3】 ここで、Nは、磁化打ち消し磁界係数であり、γは、回
転磁気定数であり、Hkは、異方性磁界の値であり、Ms
は、飽和時における磁気モーメントの値である。
(Equation 3) Here, N is the magnetization canceling magnetic field coefficient, γ is the rotational magnetic constant, H k is the value of the anisotropic magnetic field, and M s
Is the value of the magnetic moment at saturation.

【0020】したがって、磁気ドメインを磁化容易軸に
沿って配向させる異方性磁界の値と共に、共鳴周波数が
増大することがわかった。よって、付加的な特殊層に基
づく補助的磁界を強磁性コアに対して印加することによ
り、補助的磁界が、固有異方性磁界に対して追加され、
これにより、磁気ドメインに関する異方性の効果が増大
する。
Accordingly, it has been found that the resonance frequency increases with the value of the anisotropic magnetic field for orienting the magnetic domain along the easy axis. Thus, by applying an auxiliary magnetic field based on the additional special layer to the ferromagnetic core, an auxiliary magnetic field is added to the intrinsic anisotropic magnetic field,
This increases the effect of anisotropy on the magnetic domain.

【0021】その結果、補助的磁界がそのような現象に
対抗することにより、材料の磁化を回転させる能力を表
す透磁率が減少する。この代わりに、異方性磁界と共に
その値が増大する、回転磁気効果に関しての共鳴周波数
が、増大する。これにより、微小インダクタや微小変圧
器を、より大きな周波数で使用することが可能となる。
As a result, the auxiliary magnetic field counteracts such phenomena, thereby reducing the magnetic permeability, which is indicative of the ability to rotate the magnetization of the material. Instead, the resonance frequency for the rotating magnetic effect, whose value increases with the anisotropic magnetic field, increases. This makes it possible to use a micro inductor or a micro transformer at a higher frequency.

【0022】実用的には、付加的な磁界は、いわゆる硬
い強磁性材料(磁石)からなる付加的な層によって、ま
たは、層内に電流を流し得るよう構成された導電性金属
層からなる付加的な層によって、形成することができ
る。
In practice, the additional magnetic field may be provided by an additional layer of a so-called hard ferromagnetic material (magnet) or by an additional layer of a conductive metal layer configured to allow current to flow through the layer. Can be formed by an appropriate layer.

【0023】第1のケースにおいては、硬い付加的な層
の磁化は、ソレノイドの軸に対して垂直であるように選
択される。
In the first case, the magnetization of the hard additional layer is selected to be perpendicular to the axis of the solenoid.

【0024】実用的には、硬い付加的な層と強磁性コア
との間に、隔離層を挿入することができ、これにより、
特に、磁気結合の影響を制限することができる。
In practice, an isolation layer can be inserted between the hard additional layer and the ferromagnetic core, whereby
In particular, the effect of magnetic coupling can be limited.

【0025】実用的に有利には、強磁性ストリップの両
側に配置された2つの硬い付加的な層を設けることがで
きる。これにより、固有異方性磁界に対して重畳される
追加磁界(補助的磁界)の値をさらに大きくすることが
できる。その結果、インダクタの使用上限を規定してい
る共鳴周波数を大きくすることができる。
It is practically advantageous to provide two hard additional layers which are arranged on both sides of the ferromagnetic strip. Thereby, the value of the additional magnetic field (auxiliary magnetic field) superimposed on the intrinsic anisotropic magnetic field can be further increased. As a result, it is possible to increase the resonance frequency that defines the upper limit of use of the inductor.

【0026】実用的に有利には、付加的な層をなす硬い
強磁性材料は、コバルト−白金合金またはヘキサフェラ
イトとすることができる。
Advantageously, the hard ferromagnetic material forming the additional layer can be a cobalt-platinum alloy or hexaferrite.

【0027】付加的な層の厚さや付加的な層の残留磁化
に依存して、固有異方性磁界に対して重畳される磁界の
大きさを選択することができ、したがって、磁気コアの
透磁率を選択することができる。
Depending on the thickness of the additional layer and the remanent magnetization of the additional layer, the magnitude of the magnetic field superimposed on the intrinsic anisotropic magnetic field can be selected, and therefore the permeability of the magnetic core Magnetic susceptibility can be selected.

【0028】付加的な層が、導電性金属層とされている
場合には、この層が、内部を流れる電流の強度および/
または形状を調整し得る手段に対して接続されているこ
とが有利である。よって、飽和時の磁界の値を劇的に調
節することができ、よって、透磁率を劇的に変更するこ
とができてこのためインダクタンスを劇的に変更するこ
とができる。この構成は、例えば、発振回路の共鳴周波
数を、極めて単純な態様で、劇的に変更することを可能
とする。
If the additional layer is a conductive metal layer, this layer can be used to control the intensity of the current flowing therethrough and / or
Or it is advantageously connected to means that can adjust the shape. Thus, the value of the magnetic field at the time of saturation can be adjusted dramatically, and thus the permeability can be changed dramatically, and thus the inductance can be changed dramatically. This configuration makes it possible, for example, to dramatically change the resonance frequency of the oscillation circuit in a very simple manner.

【0029】実用的には、強磁性ストリップと付加的導
電層とは、互いに電気的に絶縁することができる、ある
いは、互いに電気的に接続することができる。高周波応
用においては、ストリップと付加的な層とは、互いに絶
縁されることが有利である。
In practice, the ferromagnetic strip and the additional conductive layer can be electrically insulated from each other or can be electrically connected to each other. In high frequency applications, it is advantageous for the strip and the additional layer to be insulated from each other.

【0030】磁気コアの形状は、2つの層の単純な組合
せに限定されるものではなく、互いに隣接した2つの強
磁性ストリップの間に強磁性ストリップや付加的な層
(硬い層または導電層)が介装されているような、複数
の硬い強磁性層を使用することができる。
The shape of the magnetic core is not limited to a simple combination of the two layers, but rather a ferromagnetic strip or an additional layer (hard or conductive) between two adjacent ferromagnetic strips. A plurality of hard ferromagnetic layers can be used, such as those with a layer interposed.

【0031】好ましい実施形態ではないけれども、強磁
性ストリップが導電性である場合には、そのストリップ
自身の内部に磁界が形成されるようにそのストリップに
電流を流すことができる。この場合の磁界は、隔離され
た付加的な層によって生成される磁界と同様の効果をも
たらす。
Although not a preferred embodiment, if the ferromagnetic strip is conductive, current can flow through the strip such that a magnetic field is created within the strip itself. The magnetic field in this case has the same effect as the magnetic field generated by the additional isolated layer.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】本発明の具現態様およびそれに基
づく利点は、添付図面を参照しつつ以下の実施形態につ
いての説明を読むことにより、明瞭となるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention and the advantages based thereon will become apparent from reading the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

【0033】上述したように、本発明は、微小インダク
タや微小変圧器といったような微小素子に関するもので
あり、微小素子の磁気コアが、強磁性ストリップと、強
磁性ストリップの固有異方性磁界に対して重畳される補
助的磁界源をなす特殊層と、を備えている。
As described above, the present invention relates to a microelement such as a microinductor or a microtransformer. The magnetic core of the microelement includes a ferromagnetic strip and an intrinsic anisotropic magnetic field of the ferromagnetic strip. A special layer forming an auxiliary magnetic field source superimposed on the special layer.

【0034】この付加的な層は、いわゆる硬い強磁性材
料から、または、層内に電流を流すことによってこの層
が磁界に関する能動部材となるような導電材料から、形
成することができる。
The additional layer can be formed from a so-called hard ferromagnetic material, or from a conductive material such that by passing a current through the layer, the layer becomes an active member for the magnetic field.

【0035】以下の説明においては、この第2実施形態
について詳細に説明する。
In the following description, the second embodiment will be described in detail.

【0036】図1に示すように、本発明による微小イン
ダクタ(1)は、磁気コア回りに巻回された複数ターン
の金属巻線(2)を備えている。より詳細には、ソレノ
イドをなす各ターン(3)は、基体(6)の表面内に埋
設された下部(5)と、互いに隣接している下部(5,
5’)の端部どうしを連結している複数のアーチ(7)
と、を有している。
As shown in FIG. 1, the micro inductor (1) according to the present invention includes a metal winding (2) having a plurality of turns wound around a magnetic core. More specifically, each turn (3) forming a solenoid has a lower part (5) embedded in the surface of the base (6) and a lower part (5,
Multiple arches (7) connecting the ends of 5 ')
And

【0037】この場合、このようなインダクタを得るた
めに、複数の平行チャネル(10)が、絶縁性基体の上
面上に、あるいは、導電性または半導電性基体(6)上
の絶縁性層の上面上に、エッチングされている。各ター
ンの下部(5)は、銅を電解成長させその後最適な表面
状態が得られるように基体(6)の表面を平坦化させる
ことにより、得られている。
In this case, in order to obtain such an inductor, a plurality of parallel channels (10) are provided on the upper surface of the insulating substrate or of the insulating layer on the conductive or semiconductive substrate (6). Etched on the top surface. The lower part (5) of each turn is obtained by electrolytically growing copper and then flattening the surface of the substrate (6) to obtain an optimal surface condition.

【0038】次に、シリカ層(11)が、基体(6)の
上面上に成膜される。これにより、各ターンの下部
(5)が、磁気コアのために使用されている材料から絶
縁される。
Next, a silica layer (11) is formed on the upper surface of the substrate (6). This insulates the lower part (5) of each turn from the material used for the magnetic core.

【0039】その後、磁気コア(4)が形成される。上
述したように、複数の態様を採用することができる。以
下の説明においては、本発明を制限するものではない一
実施形態について詳細に説明する。したがって、図3の
コア(4)は、2つの強磁性ストリップ(12,13)
と、これら両ストリップ間に介装された導電層(14)
と、を有している。
Thereafter, the magnetic core (4) is formed. As described above, a plurality of aspects can be employed. In the following description, one embodiment which does not limit the present invention will be described in detail. Thus, the core (4) in FIG. 3 comprises two ferromagnetic strips (12, 13).
And a conductive layer (14) interposed between these strips
And

【0040】より詳細には、強磁性層(12)を形成す
るために、スパッタリングや電解成膜といったようない
くつかの技術を使用することができる。ここで、第2の
技術においては、磁性材料が、各ターンの下部(5)を
なす複数のセグメント上に位置した成長領域上にわたっ
て、電解的に成膜される。強磁性層(12)の厚さは、
誘導電流現象を制限しつつ十分に大きなインダクタンス
が得られるよう、0.1〜10μmの範囲に選択されて
いる。
More specifically, several techniques can be used to form the ferromagnetic layer (12), such as sputtering and electrolytic deposition. Here, in the second technique, a magnetic material is electrolytically deposited over a growth region located on a plurality of segments forming a lower portion (5) of each turn. The thickness of the ferromagnetic layer (12) is
The range is 0.1 to 10 μm so that a sufficiently large inductance can be obtained while limiting the induced current phenomenon.

【0041】強磁性材料からなる下側層(12)の成膜
後に、絶縁層(15)が、スパッタ法によって、下側層
(12)上に成膜される。次に、導電層(14)が成膜
される。この導電層は、例えば金から形成することがで
きる。この成膜は、電解法によってもまたスパッタ法に
よっても行うことができる。この導電層(14)は、絶
縁層(16)によって被覆される。
After forming the lower layer (12) made of a ferromagnetic material, an insulating layer (15) is formed on the lower layer (12) by a sputtering method. Next, a conductive layer (14) is formed. This conductive layer can be formed, for example, from gold. This film formation can be performed by either an electrolytic method or a sputtering method. This conductive layer (14) is covered with an insulating layer (16).

【0042】次に、第2の強誘電層(13)が、層(1
2)の場合と同様にして、絶縁層(16)上に成膜され
る。
Next, a second ferroelectric layer (13) is formed on the layer (1).
As in the case of 2), a film is formed on the insulating layer (16).

【0043】2つの強誘電層(12,13)は、好まし
くは、導電層(14)の周囲において対称性をもたらす
よう、同じ厚さとされている。
The two ferroelectric layers (12, 13) are preferably of the same thickness to provide symmetry around the conductive layer (14).

【0044】磁気コアアセンブリ(4)を形成した後
に、磁気コア(4)と各ターン(2)の上部(7)とを
電気的に絶縁するためのシリカ層(22)が、成膜され
る。その後、銅の電解成膜が行われ、これにより、互い
に隣接する下部(5,5’)の反対側端部どうしを連結
するアーチ(7)が形成される。このようにして、図1
に示すような微小素子が形成される。その後、接続パッ
ド(23,24)を形成するというステップが、行われ
る。
After forming the magnetic core assembly (4), a silica layer (22) for electrically insulating the magnetic core (4) from the upper part (7) of each turn (2) is formed. . Thereafter, an electrolytic copper film is formed, thereby forming an arch (7) connecting the opposite ends of the lower portions (5, 5 ') adjacent to each other. Thus, FIG.
Are formed as shown in FIG. Thereafter, a step of forming connection pads (23, 24) is performed.

【0045】コアとして使用される磁性材料は、大きな
磁化と制御された異方性を有している限りにおいて、様
々な材料とすることができる。この場合、例えばCoZ
rNbやコバルトやニッケルや鉄をベースとする他の合
金といったような結晶性材料またはアモルファス材料
を、使用することができる。導電層に関しては、例えば
銅や金といったような低抵抗性材料から形成することが
できる。
The magnetic material used for the core can be various materials as long as it has a large magnetization and a controlled anisotropy. In this case, for example, CoZ
Crystalline or amorphous materials, such as rNb or other alloys based on cobalt, nickel or iron, can be used. The conductive layer can be formed from a low-resistance material such as copper or gold.

【0046】ここで、パッド(26,27)間にわたっ
てソレノイドの軸(20)方向に沿って導電層(14)
内を電流が流れたときには、磁気力線が導電層(14)
を周回するようにして、ソレノイドの軸(20)に対し
て垂直に磁界が生成される。この磁界(矢印によって図
示されている)は、導電層(14)を囲んでいる強磁性
層(12,13)内を通過する。この補助磁界が、強磁
性材料の固有異方性磁界特性に対して重畳される。した
がって、この補助磁界は、強磁性材料の磁化容易軸に沿
って本来的に整列している様々な磁気ドメインの磁気回
転に対抗する。すなわち、ソレノイドの軸に対して垂直
な方向に本来的に整列している様々な磁気ドメインの磁
気回転に対抗する。磁気回転に対してのこのような対抗
により、飽和を得るのに必要な磁界の値が増加する。し
たがって、磁気コアの透磁率が減少する。
Here, the conductive layer (14) extends between the pads (26, 27) along the direction of the axis (20) of the solenoid.
When a current flows through the inside of the conductive layer (14)
A magnetic field is generated perpendicular to the axis (20) of the solenoid. This magnetic field (illustrated by arrows) passes through the ferromagnetic layers (12, 13) surrounding the conductive layer (14). This auxiliary magnetic field is superimposed on the intrinsic anisotropic magnetic field characteristic of the ferromagnetic material. Thus, this auxiliary magnetic field opposes the gyromagnetic rotation of the various magnetic domains that are inherently aligned along the easy axis of the ferromagnetic material. That is, it opposes the magnetic rotation of the various magnetic domains that are inherently aligned in a direction perpendicular to the axis of the solenoid. Such opposition to gyromagnetic rotation increases the value of the magnetic field required to achieve saturation. Therefore, the magnetic permeability of the magnetic core decreases.

【0047】加えて、上述したように、飽和磁界の増大
は、回転磁気効果の共鳴周波数を増大させることとな
る。よって、共鳴周波数のこのような増大化は、現存の
素子よりも大きな周波数での微小素子の使用を可能とす
る。
In addition, as described above, an increase in the saturation magnetic field increases the resonance frequency of the rotating magnetic effect. Thus, such an increase in the resonance frequency allows the use of microelements at higher frequencies than existing elements.

【0048】導電層(14)内を流れる電流を調節する
ことにより、磁気コアの透磁率を変更することができ、
したがって、素子のインダクタンス係数を変更すること
ができる。
By adjusting the current flowing in the conductive layer (14), the magnetic permeability of the magnetic core can be changed,
Therefore, the inductance coefficient of the element can be changed.

【0049】当然のことながら、本発明は、補助的導電
層を使用することによって補助的な磁界を得るといった
ような上述の形態だけに限定されるものではない。それ
は、補助的な磁界が、磁化がソレノイドの軸に対して垂
直であるように配置された補助的な硬い強磁性層によっ
ても、得られるからである。つまり、図4に示すよう
に、磁気コアは、2つの強磁性ストリップ(30,3
1)の間に介装された付加的な硬い強磁性層(32)を
備えている。強磁性層(32)によって生成された補助
的磁界(矢印によって示されている)は、2つのストリ
ップ(30,31)によって閉塞されており、これによ
り、固有異方性磁界を増大させている。
It will be appreciated that the invention is not limited to the above embodiments, such as obtaining an auxiliary magnetic field by using an auxiliary conductive layer. This is because the auxiliary magnetic field is also obtained by an auxiliary hard ferromagnetic layer arranged such that the magnetization is perpendicular to the axis of the solenoid. That is, as shown in FIG. 4, the magnetic core includes two ferromagnetic strips (30, 3).
It has an additional hard ferromagnetic layer (32) interposed between 1). The auxiliary magnetic field (indicated by the arrow) generated by the ferromagnetic layer (32) is occluded by the two strips (30, 31), thereby increasing the intrinsic anisotropic magnetic field. .

【0050】本発明は、また、磁気コアが2つの強磁性
層とこれらの層間に介装された付加的な層とを備えてな
るという実施形態に限定されるものではなく、磁気コア
が単一の強磁性層と補助的な硬い強磁性層とを備えてな
るという他の構成を、想定することもできる。つまり、
図5に示されているように、磁気コアは、強磁性ストリ
ップ(35)と、付加的な硬い強磁性層(36)と、を
備えている。強磁性層(36)によって生成された補助
的磁界(矢印によって示されている)は、ストリップ
(35)によって閉塞されており、これにより、強磁性
層(35)の固有異方性磁界を増大させている。付加的
強磁性層(36)は、電流を流すことによって強磁性層
(35)内に磁界を生成するような導電層によって代替
することもできる。付加的な層は、厚さや選択された製
造プロセスに応じて、強磁性ストリップの上にもまたは
下にも配置することができる。
The present invention is not limited to the embodiment in which the magnetic core includes two ferromagnetic layers and an additional layer interposed between these layers. Other arrangements comprising one ferromagnetic layer and an auxiliary hard ferromagnetic layer can also be envisaged. That is,
As shown in FIG. 5, the magnetic core comprises a ferromagnetic strip (35) and an additional hard ferromagnetic layer (36). The auxiliary magnetic field (indicated by the arrow) generated by the ferromagnetic layer (36) is occluded by the strip (35), thereby increasing the intrinsic anisotropic magnetic field of the ferromagnetic layer (35). Let me. The additional ferromagnetic layer (36) may be replaced by a conductive layer that generates a magnetic field in the ferromagnetic layer (35) by passing a current. Additional layers can be located above or below the ferromagnetic strip, depending on the thickness and the manufacturing process selected.

【0051】本発明においては、他の構造を採用するこ
ともできる。例えば、複数の強磁性層と、複数の付加的
な強磁性層または複数の付加的な導電層と、を備えてい
るような構造を採用することもできる。つまり、図6に
示されているように、磁気コアは、2つの高い強磁性層
(41,42)と、これらの層間に介装された強磁性ス
トリップ(40)と、を備えることができる。付加的な
層(41,42)によって生成された補助的磁界(矢印
によって示されている)は、ストリップ(40)によっ
て閉塞されており、これにより、所望の効果が得られて
いる。図7においては、磁気コアは、2つの高い強磁性
層(41,42)は、2つの導電シート(45,46)
によって代替されている。この場合、2つの導電シート
(45,46)には、同じ強度の互いに逆向きの電流が
流され、これにより、2つの導電シートによって生成さ
れた補助的磁界(矢印によって示されている)は、それ
ぞれ同じ向きで、ストリップ(40)によって閉塞され
る。
In the present invention, other structures can be adopted. For example, a structure including a plurality of ferromagnetic layers and a plurality of additional ferromagnetic layers or a plurality of additional conductive layers may be employed. That is, as shown in FIG. 6, the magnetic core can include two high ferromagnetic layers (41, 42) and a ferromagnetic strip (40) interposed between these layers. . The auxiliary magnetic field (indicated by the arrows) generated by the additional layers (41, 42) is occluded by the strip (40), which has the desired effect. In FIG. 7, the magnetic core comprises two high ferromagnetic layers (41, 42) and two conductive sheets (45, 46).
Has been replaced by In this case, the two conductive sheets (45, 46) are subjected to currents of the same strength and opposite directions, whereby the auxiliary magnetic field (indicated by the arrow) generated by the two conductive sheets is reduced. , Each in the same orientation, closed by a strip (40).

【0052】さらに、本発明について微小インダクタを
例に挙げて詳細に説明したけれども、共通コア回りに2
つの巻線が巻回されてなる微小変圧器も、本発明の範囲
内であることは、言うまでもない。
Further, although the present invention has been described in detail by taking a small inductor as an example, the present invention is not limited to the case in which a small inductor is disposed around a common core.
It goes without saying that a micro-transformer in which one winding is wound is also within the scope of the present invention.

【0053】以上により、本発明による微小素子が、多
くの利点を有していることは、明らかであろう。特に、
本発明による微小素子は、同じサイズのまた同じ材質の
微小素子と比較して、最大動作周波数を増大させること
ができ、さらに、透磁率を劇的に変更することができて
このためインダクタンスを劇的に変更することができ
る。
From the above, it is clear that the microelement according to the invention has many advantages. In particular,
The microelement according to the present invention can increase the maximum operating frequency and can drastically change the magnetic permeability as compared with microelements of the same size and of the same material, and thus can greatly reduce the inductance. Can be changed.

【0054】このような微小素子は、特に移動式ラジオ
波遠隔通信といったような、ラジオ周波数応用に特に好
適に応用することができる。
Such a microelement can be particularly suitably applied to radio frequency applications such as mobile radio telecommunications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に基づいて製造された微小インダクタ
を示す概略的な平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a micro inductor manufactured according to the present invention.

【図2】 図1におけるII−II’面に沿った長さ方向断
面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view along the II-II ′ plane in FIG. 1;

【図3】 図1におけるIII−III’面に沿った横断面図
である。
FIG. 3 is a transverse cross-sectional view along a III-III ′ plane in FIG. 1;

【図4】 他の実施形態における図3と同様の横断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 in another embodiment.

【図5】 さらに他の実施形態における図3と同様の横
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 in still another embodiment.

【図6】 なおも他の実施形態における図3と同様の横
断面図である。
FIG. 6 is a cross sectional view similar to FIG. 3 in still another embodiment.

【図7】 別の実施形態における図3と同様の横断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 in another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 微小インダクタ(微小素子) 2 金属巻線、ソレノイド 4 磁気コア 12 強誘電性ストリップ、強誘電層(ストリップ) 13 強誘電性ストリップ、強誘電層(ストリップ) 14 導電層(付加的な層) 15 絶縁層(隔離層) 16 絶縁層(隔離層) 20 軸 36 強磁性層(付加的な層) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Micro inductor (micro element) 2 Metal winding, solenoid 4 Magnetic core 12 Ferroelectric strip, ferroelectric layer (strip) 13 Ferroelectric strip, ferroelectric layer (strip) 14 Conductive layer (additional layer) 15 Insulation layer (isolation layer) 16 Insulation layer (isolation layer) 20 axis 36 Ferromagnetic layer (additional layer)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微小インダクタや微小変圧器といったよ
うな誘導性の微小素子(1)であって、 ソレノイドの形態とされた金属巻線(2)と、 前記ソレノイド(2)の中心に配置されるとともに強磁
性材料から形成されたストリップ(12,13)を有し
てなる磁気コア(4)と、を具備してなり、 前記磁気コア(4)が、前記ストリップ(12,13)
に対して平行に配置されるとともに前記ソレノイド
(2)の軸(20)に対して垂直な向きとされた磁界を
生成し得る少なくとも1つの付加的な層(14)を有し
ていることを特徴とする微小素子。
An inductive microelement (1), such as a microinductor or microtransformer, comprising: a metal winding (2) in the form of a solenoid; and a metal winding (2) arranged at the center of the solenoid (2). And a magnetic core (4) having strips (12, 13) formed of a ferromagnetic material, wherein the magnetic core (4) comprises the strips (12, 13).
And at least one additional layer (14) capable of generating a magnetic field oriented parallel to and oriented perpendicular to the axis (20) of said solenoid (2). Characteristic microelement.
【請求項2】 請求項1記載の微小素子において、 前記付加的な層(36)が、強磁性材料から形成されて
いることを特徴とする微小素子。
2. The microelement according to claim 1, wherein the additional layer is formed of a ferromagnetic material.
【請求項3】 請求項2記載の微小素子において、 前記ストリップ(12,13)と前記付加的な層(1
4)との間に、隔離層(15,16)を備えていること
を特徴とする微小素子。
3. The microelement according to claim 2, wherein said strips (12, 13) and said additional layers (1) are provided.
A microelement comprising an isolation layer (15, 16) between the microelement and (4).
【請求項4】 請求項1記載の微小素子において、 前記ストリップの両側に配置された2つの付加的な層を
備えていることを特徴とする微小素子。
4. The microelement according to claim 1, comprising two additional layers arranged on both sides of the strip.
【請求項5】 請求項2記載の微小素子において、 前記付加的な層をなす強磁性材料が、コバルト−白金合
金またはヘキサフェライトとされていることを特徴とす
る微小素子。
5. The microelement according to claim 2, wherein the ferromagnetic material forming the additional layer is a cobalt-platinum alloy or hexaferrite.
【請求項6】 請求項1記載の微小素子において、 前記付加的な層(14)が、電流を流すことを意図した
導電性金属層とされていることを特徴とする微小素子。
6. The microelement according to claim 1, wherein the additional layer is a conductive metal layer intended to carry a current.
【請求項7】 請求項6記載の微小素子において、 前記付加的な層(14)が、内部を流れる電流の強度お
よび/または形状を調整し得る手段に対して接続されて
いることを特徴とする微小素子。
7. The microelement according to claim 6, wherein the additional layer is connected to means for adjusting the intensity and / or shape of the current flowing therethrough. Microelements.
【請求項8】 請求項6記載の微小素子において、 前記ストリップと前記付加的な層とが、互いに電気的に
絶縁されていることを特徴とする微小素子。
8. The microelement according to claim 6, wherein the strip and the additional layer are electrically insulated from each other.
【請求項9】 請求項6記載の微小素子において、 前記ストリップ(12,13)と前記付加的な層(1
4)とが、互いに電気的に接続されていることを特徴と
する微小素子。
9. The microelement according to claim 6, wherein the strip (12, 13) and the additional layer (1) are arranged.
And 4) are electrically connected to each other.
【請求項10】 請求項6記載の微小素子において、 複数のストリップ(12,13)と、これら複数のスト
リップ間に介装された導電性金属層(14)と、を具備
していることを特徴とする微小素子。
10. The microelement according to claim 6, comprising a plurality of strips (12, 13) and a conductive metal layer (14) interposed between the plurality of strips. Characteristic microelement.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205176A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Tdk Corp Thin film magnetic device and electronic component module having the same
JP2017525162A (en) * 2014-07-25 2017-08-31 プリペル テクノロジーズ,リミティド ライアビリティ カンパニー Fluid cooled wound strip structure
US11255612B2 (en) 2014-07-25 2022-02-22 Enure, Inc. Wound strip machine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011086403A1 (en) 2011-11-15 2013-05-16 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG inductance component

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3729418A1 (en) * 1987-09-03 1989-03-16 Vacuumschmelze Gmbh SPOOL CORE FOR AN INDUCTIVE, FREQUENCY-INDEPENDENT SWITCHING DEVICE
US6198373B1 (en) * 1997-08-19 2001-03-06 Taiyo Yuden Co., Ltd. Wire wound electronic component
JP3085263B2 (en) * 1997-11-07 2000-09-04 株式会社村田製作所 High frequency choke coil

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008205176A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Tdk Corp Thin film magnetic device and electronic component module having the same
JP2017525162A (en) * 2014-07-25 2017-08-31 プリペル テクノロジーズ,リミティド ライアビリティ カンパニー Fluid cooled wound strip structure
US10060682B2 (en) 2014-07-25 2018-08-28 Prippell Technologies, Llc Fluid-cooled wound strip structure
US11255612B2 (en) 2014-07-25 2022-02-22 Enure, Inc. Wound strip machine

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