[发明专利]一种薄膜电感材料及其制备方法和一种双面薄膜电感器

说明书

本申请涉及微电子元件技术领域，具体公开了一种薄膜电感材料及其制备方法和一种双面薄膜电感器。一种薄膜电感材料，由包括如下按照重量百分比计的原料组成：Fe 45～51%、Co 40～44%、Cu 2.1～2.5%、In 0.35～0.45%、Sm 0.55～0.85%、B 5.0～6.0%、Zr 0.25～0.35%、Nb 0.75～0.85%，其制备方法为：按配方称取原料进行预处理后真空熔炼得到合金，合金经过退火、冷却得到薄膜电感材料，由此薄膜电感材料制成的双面薄膜电感器具有较好的磁性能和较低的涡流损耗，使用性能较好。

技术领域

本申请涉及微电子元件技术领域，更具体地说，它涉及一种薄膜电感材料及其制备方法和一种双面薄膜电感器。

背景技术

薄膜电感器是一类采用真空薄膜工艺制作的电感器，随着多种高频薄膜软磁材料的研制成功，薄膜电感器向微型化、高频化方向发展。薄膜电感器的主流结构是在平面空心电感的上层和/或下层沉积软磁薄膜，形成夹层结构。

目前，基于对较好的磁性能的需求，高频薄膜软磁材料以软磁金属合金薄膜为主，软磁金属合金薄膜研究中主要的材料体系包括NiFe、FeCo、CoZr等，软磁金属合金薄膜电感器在高频(1～6kHz)中以涡流损失为主，并且在此频率范围内，由于其较小的电阻率导致薄膜电感器的涡流损失较大，使用稳定性不佳。

相关技术中，公开号为CN104532121A的专利公开了一种稀土元素掺杂的铁钴基软磁材料的制备方法，此稀土元素掺杂的铁钴基软磁材料通过掺杂稀土元素镧配合形成主料以提升材料的磁导率，掺杂B改善材料的抗磁饱和性能，掺杂Si和Mo提高材料的耐磨性能以及电阻率，当薄膜电感器的尺寸大小一定时，在此频率范围内，薄膜电感器材料的电阻率最高达到357μΩ·cm。

针对上述相关技术，本发明人认为软磁金属合金薄膜材料的电阻率仍然具有较大的提升空间。

发明内容

为了提高软磁金属合金薄膜材料的电阻率，降低其涡流损失从而提高其使用性能，本申请提供一种薄膜电感材料及其制备方法和一种双面薄膜电感器。

第一方面，本申请提供一种薄膜电感材料，采用如下的技术方案：

一种薄膜电感材料，由包括如下按照重量百分比计的元素组成：

Fe 45～51％

Co 40～44％

Cu 2.1～2.5％

In 0.35～0.45％

Sm 0.55～0.85％

B 5.0～6.0％

Zr 0.25～0.35％

Nb 0.75～0.85％。

通过采用上述技术方案，首先，在铁钴基体中引入Cu能够促进铁钴基纳米微晶的形成，α-FeCo相使得薄膜电感材料呈现优异的磁性性能；其次，In、Sm和Cu结合形成SmCu₂In相，SmCu₂In相为高电阻率相，在晶界处均匀地包裹α-FeCo相，阻碍有效电子运动，而Nb改变Cu的熔度，提高Cu的成核率，提高SmCu₂In相的占比，引起更多电子散射；最后，Nb、Zr和B作为难溶元素在晶粒间的非晶相上富集，细化晶粒，有利于非晶的形成，薄膜电感材料在SmCu₂In相以及非晶相的共同作用下，显著提高其电阻率，薄膜电感材料的涡流损失降低，薄膜电感材料的使用稳定性能得到显著改善。

优选的，所述Cu的重量百分比为2.35～2.45％，余量以Fe补足。

优选的，所述In的重量百分比为0.39～0.41％，余量以Fe补足。