RU2705175C2 - Inductance coil core (embodiments) - Google Patents

Inductance coil core (embodiments) Download PDF

Info

Publication number
RU2705175C2
RU2705175C2 RU2018103458A RU2018103458A RU2705175C2 RU 2705175 C2 RU2705175 C2 RU 2705175C2 RU 2018103458 A RU2018103458 A RU 2018103458A RU 2018103458 A RU2018103458 A RU 2018103458A RU 2705175 C2 RU2705175 C2 RU 2705175C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blocks
magnetic
core
layer
long
Prior art date
Application number
RU2018103458A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018103458A (en
RU2018103458A3 (en
Inventor
Эрван Филипп Мари Гапиан
Алексей Васильевич Хвальковский
Олег Николаевич Сютин
Алексей Павлович Михайлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КРОКУС НАНОЭЛЕКТРОНИКА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КРОКУС НАНОЭЛЕКТРОНИКА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КРОКУС НАНОЭЛЕКТРОНИКА"
Priority to RU2018103458A priority Critical patent/RU2705175C2/en
Priority to PCT/RU2018/000162 priority patent/WO2019151890A1/en
Publication of RU2018103458A publication Critical patent/RU2018103458A/en
Publication of RU2018103458A3 publication Critical patent/RU2018103458A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2705175C2 publication Critical patent/RU2705175C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10Composite arrangements of magnetic circuits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to production of magnetic bodies, in particular to structure of magnetic material with variable shape anisotropy for excitation of magnetic field in specified direction, and can be used for production of cores of inductance coil. Inductance coil core is made from a set of magnetic units with shape anisotropy, having long and short axes. Long axes of blocks are co-directional. Direction of magnetisation of the core is set along the long axis of the blocks. Magnetic blocks are separated by a layer of nonmagnetic material, the thickness of which is from 0.5 nm to 20 mcm. Size of blocks has ratio of long axis to short axis from 1.4 to 100. Core of inductance coil can be made of at least two layers, each of which consists of a set of magnetic units with shape anisotropy, having long and short axes. Each layer of blocks is separated from the next layer by a layer of non-magnetic material, having thickness of 0.4 nm to 2 mcm, and thickness of magnetic layers ranges from 0.4 nm to 2 mcm.
EFFECT: technical result is providing direction of magnetization of inductance coil core due to its implementation from pattern of magnetic elements units with shape anisotropy.
10 cl, 11 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Заявленное изобретение относится к области изготовления магнитных устройств, в частности, структурированное магнитное устройство с анизотропией формы для возбуждения магнитного поля в заданном направлении. The claimed invention relates to the field of manufacture of magnetic devices, in particular, a structured magnetic device with anisotropy of the form for exciting a magnetic field in a given direction.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известно создание тонкопленочных катушек индуктивности для радиочастотных интегральных схем (Yamaguchi M. et al. Magnetic thin-film inductors for RF-integrated circuits //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2000. – Т. 215. – С. 807-810.). В известном решении тонкая пленка из магнитного материала покрывает спиральную катушку. Узкие щели вдоль направления легкой оси микроструктурированы на магнитной пленке, что приводит к увеличению эффективной интенсивности поля анизотропии, основанной на увеличении энергии анизотропии формы. Узкие щелевые дорожки вдоль направления легкой оси также смещают частоту ферромагнитного резонанса в более высокий частотный диапазон через изменение энергии анизотропии формы и магнитостатической энергии.It is known to create thin-film inductors for radio frequency integrated circuits (Yamaguchi M. et al. Magnetic thin-film inductors for RF-integrated circuits // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2000. - T. 215. - S. 807-810. ) In a known solution, a thin film of magnetic material covers a spiral coil. Narrow gaps along the easy axis direction are microstructured on a magnetic film, which leads to an increase in the effective intensity of the anisotropy field, based on an increase in the shape anisotropy energy. Narrow slotted paths along the easy axis also shift the frequency of the ferromagnetic resonance to a higher frequency range through a change in the shape anisotropy energy and magnetostatic energy.

Существующие конструкции интегрированных индукторов представляют собой электронные устройства, содержащие одну или более катушек индуктивности. Для улучшения возможности конвертации энергии магнитное ядро (ярмо) может использоваться для передачи электроэнергии между двумя и более катушками за счет электрической индукции. В такого рода устройствах сердечник, представляющий собой микромагнит, используется для увеличения индуктивности катушек. Для возбуждения линейного отклика одной или более катушек индуктивности, направление намагниченности сердечника задается перпендикулярно катушке. Известный на сегодняшний момент общий принцип для задания направления намагниченности заключается в применении отжига в сильном магнитном поле порядка 1 Тесла. Existing integrated inductor designs are electronic devices containing one or more inductors. To improve the ability to convert energy, a magnetic core (yoke) can be used to transfer electricity between two or more coils due to electric induction. In such devices, the core, which is a micromagnet, is used to increase the inductance of the coils. To excite a linear response of one or more inductors, the direction of core magnetization is set perpendicular to the coil. The currently known general principle for setting the direction of magnetization is to use annealing in a strong magnetic field of the order of 1 Tesla.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Технической проблемой, решаемой с помощью заявленного решения, является исключение магнитного отжига для направления индукции магнитного поля.The technical problem solved by the claimed solution is the exclusion of magnetic annealing for the direction of magnetic field induction.

Для решения данной проблемы предлагается изготавливать сердечник катушки индуктивности из блоков магнитного материала, обладающих анизотропией формы, которая позволяет задавать направление намагниченности сердечника в нужном направлении, выстроенных в определенном порядке для формирования тела сердечника. Предлагается также изготавливать сердечник из слоев блоков магнитных материалов, разделенных немагнитной прослойкой, в частности, обеспечивающей антиферромагнитный характер взаимодействия между магнитными слоями и/или являющейся диэлектриком.To solve this problem, it is proposed to produce the core of the inductor from blocks of magnetic material having an anisotropy of shape, which allows you to set the direction of core magnetization in the desired direction, arranged in a certain order to form the core body. It is also proposed to produce a core from layers of blocks of magnetic materials separated by a non-magnetic layer, in particular, providing the antiferromagnetic nature of the interaction between the magnetic layers and / or being a dielectric.

Техническим результатом является обеспечение направления намагниченности в покое для сердечника катушки индуктивности за счет выполнения сердечника из набора блоков магнитных элементов с анизотропией формы.The technical result is to ensure the direction of magnetization at rest for the core of the inductor due to the execution of the core from a set of blocks of magnetic elements with anisotropy of shape.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения представлен сердечник катушки индуктивности, выполненный из набора магнитных блоков с анизотропией формы, содержащей длинную и короткую оси, причем длинные оси блоков являются сонаправленными, а направление намагниченности сердечника устанавливается вдоль длинной оси упомянутых блоков.In one of the preferred embodiments of the invention, an inductor core is made of a set of magnetic blocks with an anisotropy of the shape containing the long and short axes, the long axes of the blocks being co-directional, and the magnetization direction of the core being set along the long axis of the said blocks.

В одном из частных примеров реализации форма блоков выбирается из группы: прямоугольная, полигональная, эллиптическая или их сочетания.In one particular implementation example, the shape of the blocks is selected from the group: rectangular, polygonal, elliptical, or a combination thereof.

В другом частном примере реализации магнитные блоки соприкасаются с соседствующими блоками.In another particular embodiment, the magnetic blocks are in contact with neighboring blocks.

В другом частном примере реализации блоки разделены слоем немагнитного материала, причем толщина разделяющего материала выбирается в диапазоне от 0.5 нм до 20 мкм.In another particular embodiment, the blocks are separated by a layer of non-magnetic material, the thickness of the separating material being selected in the range from 0.5 nm to 20 μm.

В другом предпочтительном варианте осуществления представлен сердечник катушки индуктивности, выполненный из по меньшей мере двух слоев, каждый из которых состоит из набора магнитных блоков с анизотропией формы, содержащей длинную и короткую оси, причем длинные оси блоков являются сонаправленными, а направление намагниченности сердечника устанавливается вдоль длинной оси упомянутых блоков, причем каждый упомянутый слой блоков отделен от последующего слоя прослойкой из немагнитного материала, а толщина магнитных слоев составляет от 0.4 нм до 2 мкм.In another preferred embodiment, the core of the inductor is made of at least two layers, each of which consists of a set of magnetic blocks with an anisotropy of the shape containing the long and short axes, the long axes of the blocks being aligned and the direction of magnetization of the core being set along the long the axis of said blocks, wherein each said layer of blocks is separated from the subsequent layer by a layer of non-magnetic material, and the thickness of the magnetic layers is from 0.4 nm to 2 μm.

В одном из частных примеров реализации толщина прослойки между магнитными слоями выбирается в диапазоне от 0.4 нм до 2 мкм. In one particular implementation example, the thickness of the interlayer between the magnetic layers is selected in the range from 0.4 nm to 2 μm.

В другом частном примере реализации форма блоков выбирается из группы: прямоугольная, полигональная, эллиптическая или их сочетания.In another particular implementation example, the shape of the blocks is selected from the group: rectangular, polygonal, elliptical, or combinations thereof.

В другом частном примере реализации магнитные блоки соприкасаются с соседствующими блоками.In another particular embodiment, the magnetic blocks are in contact with neighboring blocks.

В другом частном примере реализации блоки внутри каждого слоя разделены слоем разделяющего немагнитного материала, причем толщина слоя выбирается в диапазоне от 0.5 нм до 20 мкм.In another particular implementation example, the blocks within each layer are separated by a layer of separating non-magnetic material, the layer thickness being selected in the range from 0.5 nm to 20 μm.

В другом частном примере реализации прослойка выполнена из по меньшей мере одного материала, обеспечивающего антиферромагнитный характер обменного взаимодействия между магнитными слоями, которые могут выбираться из группы: V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir или их сочетания.In another particular example of implementation, the interlayer is made of at least one material that provides the antiferromagnetic nature of the exchange interaction between magnetic layers, which can be selected from the group: V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir, or a combination thereof.

В другом частном примере реализации прослойка выполняется из диэлектрика. In another particular example of implementation, the interlayer is made of a dielectric.

В другом частном примере реализации наборы магнитных блоков в каждом из магнитных слоев являются идентичными или отличаются формой блоков, и/или размерами блоков, и/или расположением блоков.In another particular embodiment, the sets of magnetic blocks in each of the magnetic layers are identical or differ in the shape of the blocks, and / or the size of the blocks, and / or the arrangement of the blocks.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

На Фиг. 1 представлен пример известного выполнения магнитного сердечника.In FIG. 1 shows an example of a known embodiment of a magnetic core.

На Фиг. 2 – Фиг. 6 представлен общий вид заявленного сердечника катушки индуктивности.In FIG. 2 - FIG. 6 presents a General view of the claimed core of the inductor.

На Фиг. 7 представлен пример форм выполнения магнитных блоков.In FIG. 7 shows an example of the embodiment of magnetic blocks.

На Фиг. 8-11 представлен пример исполнения сердечника из нескольких магнитных слоев, разделенных немагнитной прослойкой. In FIG. 8-11 show an example of a core made up of several magnetic layers separated by a non-magnetic layer.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

На Фиг. 1 представлен пример конструкции сердечника (10), широко известного из существующего уровня техники. Сердечник (10) выполняется в виде цельного изделия из магнитного материала с заданным направлением намагниченности (101). При применении такого типа сердечника (10) в интегрированных катушках индуктивности на его поверхность наносится одна или более обмоток, образуя таким образом магнит. Направление намагниченности (101) такого магнита будет задаваться с помощью магнитного отжига. In FIG. 1 shows an example of a core structure (10) that is widely known in the art. The core (10) is made in the form of a solid product of magnetic material with a given direction of magnetization (101). When using this type of core (10) in integrated inductors, one or more windings are applied to its surface, thus forming a magnet. The direction of magnetization (101) of such a magnet will be set using magnetic annealing.

Направление намагниченности сердечника вдоль длинной оси блоков является энергетически выгодным для спонтанной намагниченности.The direction of core magnetization along the long axis of the blocks is energetically favorable for spontaneous magnetization.

На Фиг. 2 представлена заявленная конструкция сердечника (20), которая изготавливается из множества блоков (201) (набора блоков), выполненных из магнитного материала, которые располагаются достаточно плотно друг к другу, чтобы образовать тело сердечника (20). Блоки (201) имеют анизотропию формы, которая может представлять собой эллиптическую, прямоугольную, полигональную или их сочетания (Фиг. 3). Размеры блоков (201) также могут иметь различные параметры в зависимости от формы сердечника (20) и могут применяться при формировании единого тела сердечника (20). In FIG. 2 shows the claimed core structure (20), which is made of a plurality of blocks (201) (a set of blocks) made of magnetic material, which are located tight enough to each other to form the core body (20). Blocks (201) have an anisotropy of the shape, which can be elliptical, rectangular, polygonal, or combinations thereof (Fig. 3). The sizes of the blocks (201) can also have different parameters depending on the shape of the core (20) and can be used when forming a single core body (20).

Использование блоков (201) с анизотропией формы, содержащих длинную (203) и короткую ось, позволяет автоматически установить направление намагниченности (202) вдоль их длинных осей (203), что в совокупности с заданным расположением позволяет задать направление намагниченности всего сердечника (20), без необходимости дополнительного применения отжига. Using blocks (201) with anisotropy of the shape containing a long (203) and short axis allows you to automatically set the direction of magnetization (202) along their long axes (203), which, in combination with a given location, allows you to set the direction of magnetization of the entire core (20), without the need for additional annealing.

Магнитный момент за счет исполнения представленной конструкции сердечника (20) будет автоматически направлен вдоль направления намагниченности (202) длинной оси (203) блоков (201), что является более энергоэффективным направлением спонтанной намагниченности. The magnetic moment due to the execution of the presented core design (20) will be automatically directed along the magnetization direction (202) of the long axis (203) of the blocks (201), which is a more energy-efficient direction of spontaneous magnetization.

Блоки (201) могут иметь произвольное направление, что позволяет направить намагниченность сердечника (20) под произвольным углом к оси сердечника. Направление намагниченности будет установлено согласно направлению намагниченности длинных осей блоков (201). Направление намагниченности может быть установлено под различным углом к оси сердечника, например, 0, 5, 10, 15, 45, 60, 80, 85, 90, градусов. Blocks (201) can have an arbitrary direction, which allows you to direct the magnetization of the core (20) at an arbitrary angle to the axis of the core. The direction of magnetization will be established according to the direction of magnetization of the long axes of the blocks (201). The direction of magnetization can be set at different angles to the axis of the core, for example, 0, 5, 10, 15, 45, 60, 80, 85, 90, degrees.

Как показано на Фиг. 3- Фиг. 5 блоки (201) могут располагаться не только с соприкосновением друг с другом, но и на заданном расстоянии L друг относительно друга.As shown in FIG. 3- FIG. 5, the blocks (201) can be located not only in contact with each other, but also at a given distance L relative to each other.

Расстояние L может быть равнозначным для всех блоков (201), или различаться. Как показано на Фиг. 4 расстояния L1 и L2 может быть различным, что обуславливается принципом изготовления сердечника (20), количеством и расположением блоков (201) в нем. The distance L may be the same for all blocks (201), or vary. As shown in FIG. 4, the distances L1 and L2 can be different, which is determined by the principle of manufacturing the core (20), the number and arrangement of blocks (201) in it.

Коэффициент заполнения KF сердечника (20) определяется исходя из, отношения суммарного объема блоков (201) Vb к объему сердечника (20) VC, согласно приведенной формулеThe fill factor K F of the core (20) is determined based on the ratio of the total volume of the blocks (201) V b to the volume of the core (20) V C, according to the above formula

KF = Vb / VC (1). KF= Vb/ VC(one).

Предпочтительно при создании сердечника (20) стремиться к достижению показателя коэффициента заполнения KF по меньшей мере равному 0.2, более предпочтительно 0.5 или 0.8. It is preferable when creating the core (20) to strive to achieve a fill factor K F of at least 0.2, more preferably 0.5 or 0.8.

Согласно Фиг. 5 блоки (201) сердечника (20) могут располагаться в шахматном порядке на заданном расстоянии L1, L2 друг относительного друга, причем упомянутое расстояние L1 и L2 может также отличаться для ряда блоков (201).According to FIG. 5, the core blocks (201) of the core (20) can be staggered at a predetermined distance L1, L2 from each other, and said distance L1 and L2 may also differ for a number of blocks (201).

Сердечник (20) может выполняться из различной совокупности блоков (202), различной формы, формирующих единую конструкцию. Сочетание форм блоков (202) может быть произвольным при сонаправленности длинных осей блоков (201). The core (20) can be made from a different set of blocks (202), of various shapes, forming a single structure. The combination of block shapes (202) can be arbitrary when the long axes of the blocks (201) are codirectional.

За счет применения предложенной конструкции сердечника (20) появляется преимущество в контроле направления магнитного поля (анизотропии намагниченности) за счет формы блоков (202), формирующих тело сердечника (20). Through the use of the proposed core design (20), there is an advantage in controlling the direction of the magnetic field (magnetization anisotropy) due to the shape of the blocks (202) that form the core body (20).

Ширина каждого блока в наборе (201) должна быть по меньшей мере в 2 раза больше, чем толщина магнитного слоя. The width of each block in the set (201) should be at least 2 times greater than the thickness of the magnetic layer.

Предпочтительно, чтобы соотношение сторон набора блоков (201), т.е. соотношение длинной оси к короткой оси блоков (201), было не менее 1.4, предпочтительно 3 и более. В частных вариантах воплощения сердечника (20) диапазон отношения длинной оси к короткой может лежать в пределе от 1.4 до 100.It is preferable that the aspect ratio of the set of blocks (201), i.e. the ratio of the long axis to the short axis of the blocks (201) was not less than 1.4, preferably 3 or more. In particular embodiments of the core (20), the range of the ratio of the long axis to the short axis can lie in the range from 1.4 to 100.

Набор блоков (201) разделяется посредством немагнитного материала. Слой разделяющего материала может выбираться в диапазоне от 0.5 нм до 20 мкм. В частности, для улучшения магнитной активности толщина слоя немагнитного материала должна быть минимальной, но достаточной, чтобы не разрушаться при ее изготовлении. The set of blocks (201) is shared by non-magnetic material. The layer of separating material can be selected in the range from 0.5 nm to 20 μm. In particular, to improve magnetic activity, the thickness of the layer of non-magnetic material should be minimal, but sufficient so as not to collapse during its manufacture.

На Фиг. 8 – Фиг. 11 представлен еще один предпочтительный вариант изготовления сердечника магнитной катушки (30). В данном случае сердечник (30) изготавливается из двух и более слоев магнитных блоков (310, 320). Каждый слой (310, 320) содержит набор магнитных блоков (311, 321) с анизотропией формы, по аналогии как это было указано выше для первого варианта изготовления сердечника (20). Блоки (311, 321) также как и блоки (201) выполнены из магнитного материала и содержат длинную и короткую оси. Данная форма также способствует направлению намагниченности по длинной оси блоков (311, 321) каждого слоя (310, 320). Блоки (311, 321) могут иметь различную форму, как это представлено в качестве примера на Фиг. 7, а также располагаться в каждом из слоев сердечника (310, 320) как с соприкосновением с соседними блоками (311, 321), так и быть удаленными на равном или различном расстоянии друг от друга.In FIG. 8 - FIG. 11 shows yet another preferred embodiment of the core of a magnetic coil (30). In this case, the core (30) is made of two or more layers of magnetic blocks (310, 320). Each layer (310, 320) contains a set of magnetic blocks (311, 321) with an anisotropy of shape, by analogy as described above for the first embodiment of the core (20). Blocks (311, 321) as well as blocks (201) are made of magnetic material and contain long and short axes. This form also contributes to the direction of magnetization along the long axis of the blocks (311, 321) of each layer (310, 320). Blocks (311, 321) may have a different shape, as shown as an example in FIG. 7, and also be located in each of the core layers (310, 320) both in contact with neighboring blocks (311, 321) and be removed at equal or different distances from each other.

Толщина магнитных слоев (310, 320) выбирается, предпочтительно, в диапазоне от 0.4 нм до 2 мкм. The thickness of the magnetic layers (310, 320) is preferably selected in the range from 0.4 nm to 2 μm.

На Фиг. 10 представлен пример выполнения сердечника (30) с различной формой блоков (311, 321) в каждом из магнитных слоев (310, 320). Форма блоков (311, 321) в каждом слое (310, 320) может быть одинакова для всех блоков соответствующего магнитного слоя, либо только для части блоков конкретного слоя. In FIG. 10 shows an example of a core (30) with a different block shape (311, 321) in each of the magnetic layers (310, 320). The shape of the blocks (311, 321) in each layer (310, 320) may be the same for all blocks of the corresponding magnetic layer, or only for part of the blocks of a particular layer.

Как представлено на Фиг. 11 блоки (311, 321) каждого слоя при такой организации могут располагаться относительно каждого другого слоя (310, 320) с горизонтальным и/или вертикальным смещением, т.е. наборы магнитных блоков в каждом из магнитных слоев являются идентичными или отличаются формой блоков, и/или размерами блоков, и/или расположением блоков. Представленная архитектура сердечника (30) позволяет варьировать структуру слоев (310, 320) в части наборов блоков (311, 321), для формирования его требуемой конструкции.As shown in FIG. 11, the blocks (311, 321) of each layer with this organization can be located relative to each other layer (310, 320) with horizontal and / or vertical displacement, i.e. sets of magnetic blocks in each of the magnetic layers are identical or differ in the shape of the blocks, and / or the size of the blocks, and / or the location of the blocks. The presented core architecture (30) allows you to vary the structure of the layers (310, 320) in terms of sets of blocks (311, 321), to form its desired design.

Магнитные слои (310, 320) сердечника (30) разделяются прослойкой из немагнитного материала (330). Прослойка изготавливается толщиной, предпочтительно от 0.4 нм до 2 мкм. Каждый набор блоков (311, 321) в каждом слое разделяется также посредством немагнитного материала, как это указывалось выше. Толщина разделяющего материала может выбираться в диапазоне от 0.5 нм до 20 мкм. В частности, для улучшения магнитной активности толщина слоя немагнитного материала должна быть минимальной, но достаточной, чтобы не разрушаться при ее изготовлении.The magnetic layers (310, 320) of the core (30) are separated by a layer of non-magnetic material (330). The interlayer is made in a thickness, preferably from 0.4 nm to 2 μm. Each set of blocks (311, 321) in each layer is also separated by non-magnetic material, as indicated above. The thickness of the separating material can be selected in the range from 0.5 nm to 20 μm. In particular, to improve magnetic activity, the thickness of the layer of non-magnetic material should be minimal, but sufficient so as not to collapse during its manufacture.

Прослойка (330) может изготавливаться из диэлектрика или материала, обеспечивающего антиферромагнитный характер обменного взаимодействия между магнитными слоями (310, 320). В качестве такого материала может использоваться, например, V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir или сочетания данных материалов. The interlayer (330) can be made of a dielectric or a material providing the antiferromagnetic nature of the exchange interaction between the magnetic layers (310, 320). As such a material, for example, V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir, or combinations of these materials can be used.

Использование диэлектрического материала позволяет улучшить параметры магнитных сердечников индукторов за счет уменьшения вихревых токов. Использование прослойки из материала, обеспечивающего антиферромагнитный характер обменного взаимодействия между магнитными слоями, позволяет надежнее контролировать направление намагниченности сердечника, в том числе и в присутствии внешнего магнитного поля.The use of dielectric material can improve the parameters of the magnetic cores of the inductors by reducing eddy currents. The use of a layer of material that provides the antiferromagnetic nature of the exchange interaction between the magnetic layers allows more reliable control of the direction of core magnetization, including in the presence of an external magnetic field.

Заявленная конструкция сердечника может изготавливаться с помощью фотолитографии. The claimed core design can be made using photolithography.

Представленные в настоящих материалах заявки варианты реализации заявленного технического решения раскрывают предпочтительные аспекты его воплощения и не должны использоваться как ограничивающие иные, частные варианты реализации, которые являются очевидными для специалиста данной области техники, не выходящие за рамки представленного объема правовой охраны.The implementation options of the claimed technical solution presented in the present application materials disclose preferred aspects of its implementation and should not be used as limiting other, private implementation options that are obvious to a person skilled in the art, not going beyond the scope of the legal protection.

Claims (10)

1. Сердечник катушки индуктивности, выполненный из набора магнитных блоков с анизотропией формы, содержащей длинную и короткую оси, причем длинные оси блоков являются сонаправленными, а направление намагниченности сердечника устанавливается вдоль длинной оси упомянутых блоков, при этом упомянутые магнитные блоки разделены слоем немагнитного материала, толщина которого составляет от 0.5 нм до 20 мкм, и размер блоков имеет соотношение длинной оси к короткой оси от 1.4 до 100.1. The core of the inductor made of a set of magnetic blocks with an anisotropy of the shape containing the long and short axes, the long axes of the blocks being co-directional, and the direction of magnetization of the core is set along the long axis of the said blocks, while the said magnetic blocks are separated by a layer of non-magnetic material, thickness which is from 0.5 nm to 20 μm, and the block size has a ratio of long axis to short axis from 1.4 to 100. 2. Сердечник по п. 1, в котором форма блоков выбирается из группы: прямоугольная, полигональная, эллиптическая или их сочетания.2. The core according to claim 1, wherein the shape of the blocks is selected from the group: rectangular, polygonal, elliptical, or combinations thereof. 3. Сердечник по п. 1, в котором магнитные блоки соприкасаются с соседствующими блоками.3. The core according to claim 1, in which the magnetic blocks are in contact with neighboring blocks. 4. Сердечник катушки индуктивности, выполненный из по меньшей мере двух слоев, каждый из которых состоит из набора магнитных блоков с анизотропией формы, содержащей длинную и короткую оси, причем длинные оси блоков являются сонаправленными, а направление намагниченности сердечника устанавливается вдоль длинной оси упомянутых блоков, причем каждый упомянутый слой блоков отделен от последующего слоя прослойкой из немагнитного материала, имеющей толщину от 0.4 нм до 2 мкм, а толщина магнитных слоев составляет от 0.4 нм до 2 мкм, при этом упомянутые магнитные блоки внутри каждого слоя разделены слоем немагнитного материала, толщина которого составляет от 0.5 нм до 20 мкм, и размер блоков имеет соотношение длинной оси к короткой оси от 1.4 до 100.4. The core of the inductor made of at least two layers, each of which consists of a set of magnetic blocks with an anisotropy of the shape, containing the long and short axes, the long axis of the blocks being co-directional, and the direction of magnetization of the core is set along the long axis of the said blocks, each said layer of blocks being separated from the subsequent layer by a layer of non-magnetic material having a thickness of from 0.4 nm to 2 μm, and the thickness of the magnetic layers is from 0.4 nm to 2 μm, while The magnetic blocks inside each layer are separated by a layer of nonmagnetic material whose thickness is from 0.5 nm to 20 μm, and the block size has a ratio of the long axis to the short axis from 1.4 to 100. 5. Сердечник по п. 4, в котором форма блоков выбирается из группы: прямоугольная, полигональная, эллиптическая или их сочетания.5. The core according to claim 4, in which the shape of the blocks is selected from the group: rectangular, polygonal, elliptical, or combinations thereof. 6. Сердечник по п. 4, в котором магнитные блоки соприкасаются с соседствующими блоками.6. The core according to claim 4, in which the magnetic blocks are in contact with neighboring blocks. 7. Сердечник по п. 4, характеризующийся тем, что прослойка выполнена из по меньшей мере одного материала, обеспечивающего антиферромагнитный характер обменного взаимодействия между магнитными слоями.7. The core according to claim 4, characterized in that the interlayer is made of at least one material that provides the antiferromagnetic nature of the exchange interaction between the magnetic layers. 8. Сердечник по п. 7, характеризующийся тем, что материал выбирается из группы: V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir или их сочетания.8. The core according to claim 7, characterized in that the material is selected from the group: V, Cr, Mo, Ru, Rh, W, Re, Ir, or a combination thereof. 9. Сердечник по п. 4, характеризующийся тем, что прослойка выполняется из диэлектрика.9. The core according to claim 4, characterized in that the interlayer is made of a dielectric. 10. Сердечник по п. 4, характеризующийся тем, что наборы магнитных блоков в каждом из магнитных слоев являются идентичными или отличаются формой блоков, и/или размерами блоков, и/или расположением блоков.10. The core according to claim 4, characterized in that the sets of magnetic blocks in each of the magnetic layers are identical or differ in the shape of the blocks, and / or the size of the blocks, and / or the location of the blocks.
RU2018103458A 2018-01-30 2018-01-30 Inductance coil core (embodiments) RU2705175C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103458A RU2705175C2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Inductance coil core (embodiments)
PCT/RU2018/000162 WO2019151890A1 (en) 2018-01-30 2018-03-16 Induction coil core (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103458A RU2705175C2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Inductance coil core (embodiments)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018103458A RU2018103458A (en) 2019-07-30
RU2018103458A3 RU2018103458A3 (en) 2019-07-30
RU2705175C2 true RU2705175C2 (en) 2019-11-05

Family

ID=67478328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018103458A RU2705175C2 (en) 2018-01-30 2018-01-30 Inductance coil core (embodiments)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2705175C2 (en)
WO (1) WO2019151890A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040209098A1 (en) * 2001-01-18 2004-10-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Granular magnetic thin film and method for making the same, multilayered magnetic film, magnetic components and electronic equipment
US20090183358A1 (en) * 2006-12-11 2009-07-23 Industrial Technology Research Institute Embedded inductor devices and fabrication methods thereof
RU2447527C1 (en) * 2011-04-27 2012-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН Method and apparatus for generating magnetic field localised in nanosized region of space
US20130027170A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-31 Analog Devices, Inc. Isolated power converter with magnetics on chip
RU2526371C2 (en) * 2009-06-15 2014-08-20 Норт-Вест Юниверсити Transformer with segmented core
JP2017204553A (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Fdk株式会社 Ferrite core and method of manufacturing ferrite core

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040209098A1 (en) * 2001-01-18 2004-10-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Granular magnetic thin film and method for making the same, multilayered magnetic film, magnetic components and electronic equipment
US20090183358A1 (en) * 2006-12-11 2009-07-23 Industrial Technology Research Institute Embedded inductor devices and fabrication methods thereof
RU2526371C2 (en) * 2009-06-15 2014-08-20 Норт-Вест Юниверсити Transformer with segmented core
RU2447527C1 (en) * 2011-04-27 2012-04-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН Method and apparatus for generating magnetic field localised in nanosized region of space
US20130027170A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-31 Analog Devices, Inc. Isolated power converter with magnetics on chip
JP2017204553A (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Fdk株式会社 Ferrite core and method of manufacturing ferrite core

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018103458A (en) 2019-07-30
RU2018103458A3 (en) 2019-07-30
WO2019151890A1 (en) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9659706B2 (en) Methods for making radially anisotropic thin-film magnetic torroidal cores
JP2008192645A (en) Thin-film magnetic device and its fabrication process
KR101501072B1 (en) Magnetoresistive random access memory (mram) with integrated magnetic film enhanced circuit elements
US9773612B2 (en) Integrated magnetic devices with multi-axial magnetic anisotropy
US10163558B2 (en) Vertically stacked inductors and transformers
CN103918042A (en) Magnetic devices utilizing nanocomposite films layered with adhesives
Ni et al. Design and analysis of vertical nanoparticles-magnetic-cored inductors for RF ICs
WO2022181069A1 (en) Thin film inductor element and thin film variable inductor element
US9324495B2 (en) Planar inductors with closed magnetic loops
RU2705175C2 (en) Inductance coil core (embodiments)
US20170294504A1 (en) Laminated structures for power efficient on-chip magnetic inductors
US20120248570A1 (en) On chip integrated inductor
Pulijala et al. Comparison of the effects of 60 nm and 96 nm thick patterned permalloy thin films on the performance of on-chip spiral inductors
Pulijala et al. Performance boost of spiral inductors with thickness-controlled domain-patterned permalloy
US20160203904A1 (en) Thin film inductor with extended yokes
JP2013033941A (en) Multilayer inductor and method of manufacturing the same
WO2016005526A1 (en) Centre-tapped transformer
KR20230116816A (en) A magnetic core having a hard ferromagnetic bias layer and a structure including the same
US9728321B2 (en) Transformer with ferromagnetic foil windings
US20100194510A1 (en) Inductive Electrical Device
RU2716282C1 (en) Thin-film toroidal core with shape anisotropy, inductance coil and transformer, containing thereof
Sullivan et al. Batch fabrication of radial anisotropy toroidal inductors
Shirakawa et al. Thin film inductor with multilayer magnetic core
El-Ghazaly et al. GHz-Band Integrated Magnetic Inductors
Wu Integrated inductors with micro-patterned magnetic thin films for RF and power applications