[发明专利]半导体-金属线圈单元和包括其的电装置

说明书

本申请要求于2010年11月5日提交的US临时申请No.61/410,808的优先权和权益，其全部内容以参考的方式并入本文。

技术领域

本公开尤其涉及包括至少一个半导体材料3D线圈和至少一个导电金属3D线圈的线圈单元。更具体地，本公开涉及这样的线圈单元，其中，至少金属线圈具有在一个或多个螺旋形半导体线圈之上或在多个环形半导体线圈之上延伸的螺旋形构造。本公开还涉及包括一个或多个这样的线圈的线圈组件和电装置。

背景技术

许多半导体材料（包括一些光电导材料）极难形成三维（3D）线圈。为了制造相关设备，大部分半导体材料利用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、外延、溅射或真空沉积的任何一种表面技术形成为各个层（两维或2D结构）。然而，这些层形成技术对于形成基本上2D的形状是有效的，在比MEMS大的尺寸范围上，由这些技术形成这种材料的3D结构却难以普遍成功。如在此使用的，“3D”或“三维”结构在x、y、z的所有方向分别具有比由传统的半导体层形成技术可形成的层厚度大的尺寸。例如，如果已经形成为各个尺寸（在x、y、z中的每一个方向上）都比薄层厚度大的结构，则由半导体材料或金属材料薄层制成的线圈是“3D”结构。

在US专利公开No.2007-0007844A1中，3D半导体-金属线圈被构造为涂布有光电导材料的金属线圈。首先，制造由金属线制成的金属线圈，接着利用诸如光电导体的半导体材料涂布该金属线圈。可惜的是，即使在使半导体材料以浆体的形式施加到金属线圈的情况下，也难以获得将光电导材料粘附到线圈金属上的满意的粘性。此外，由于这些线圈缺乏任何物理支撑，所以它们在实际使用时非常易碎。

发明内容

如在此公开的，通过在此公开的方法、设备和装置解决制造实用的且可靠的3D半导体-金属线圈的问题。具体地，半导体-金属线圈单元的示例性实施例通过在衬底的3D电介质表面上形成半导体材料膜来制作。根据3D线圈的尺寸和形状确定该表面的尺寸和形状（例如圆柱形）。将半导体材料膜的所选择区域从电介质表面去除，以使得剩余在衬底表面上的半导体膜限定具有螺旋形或其他3D线圈结构的至少一个半导体线圈。由期望不会与半导体材料反应的金属制作的对应的导电金属线圈被设置在半导体线圈的外表面上，从而形成具有至少一个半导体线圈和金属线圈的线圈单元。线圈单元可以被构造为使得多个线圈单元可以以还自动地获得线圈单元彼此之间的电连接的方式容易地机械连接到彼此。

用于制造半导体线圈的特别期望的半导体材料是各种光电导材料中的任何一种，诸如但不限于硫化镉和硫化铅。光电导材料（或半导体材料）可以是多种光电导（或半导体）材料的混合体。

如在此所述的线圈单元可以用于各种电源装置。

附图说明

图1是示出用于形成线圈单元的示例性3D衬底的正二轴测图。

图2是示出图1的衬底的正二轴测图，在该衬底上已经形成3D螺旋形半导体材料线圈，接着在半导体线圈的表面上设置对应的导电金属线圈，从而形成3D线圈单元的实施例。

图3A是示出圆柱形衬底的替代构造的正二轴测图，在该衬底上已经形成半导体材料（特别是光电导材料）膜，接着选择性去除半导体膜的多个环形区域，以在圆柱形衬底表面上形成一系列对应的半导体环形线圈。

图3B是示出图3A的衬底的正二轴测图，在该衬底上，金属螺旋形线圈已经被设置在半导体线圈的圆柱形表面上。该图还描述了可以利用一系列的LED照射光电导材料的示例性方式。

图4是示出如通过每个线圈组件的一端上的法兰特性促使而耦合在一起且电连接在一起的如图2所示的两个线圈单元的正二轴测图。

图5是耦合且连接在一起以形成电源设备的如图2所示的四线圈单元的端视图。

图6A是示出用于线圈单元的衬底的替代实施例的正二轴测图。

图6B是根据线圈单元的第二实施例的图6A的衬底的正二轴测图，在该衬底上已经形成螺旋形半导体材料线圈和螺旋形导电金属线圈。

图6C是关于轴A以径向耦合的方式耦合在一起的如图6B所示的四线圈单元的端视图。

图7是包括至少一个线圈单元的电源装置的电示意图。

附图意图在于说明构造的通常方式，而不一定是按照比例绘制的。在此，在详细的描述和它们自身的附图中示出和描述了具体的示例性例子。然而，应该理解，附图和详细说明不是意图将本发明限制到公开的特定形式，而仅仅是示例性的，并且意图在于教导本领域技术人员如何制造和/或使用在此要求保护的发明。