一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法
一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法
【专利摘要】一种螺旋结构微电感器件及其制备方法。该产品及其制备属于微电子【技术领域】，该微电感器件包括衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开，其采用的加工方法为：溅射、甩胶、光刻、显影、刻蚀对准符号；粘结磁芯材料、甩胶、光刻、显影、刻蚀磁芯材料；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射、甩胶、光刻、显影、电镀、制作线圈、引线及引脚。本发明使微电感器件的高频损耗大大降低，有效提高了器件的高频性。
【专利说明】一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子【技术领域】，涉及螺旋线圈及其电感器件。尤其是一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]一般来说，常规的电感器件大都采用机械绕线方式在磁芯周围绕制线圈，具有体积大、重量高、工作频率低等缺点。近年来小型化便携式电子产品，如微处理器、闪存器件、充电器等越来越受到市场的关注和欢迎。这些便携式电子产品的小型化、微型化，首先要考虑电子元器件的小型化和微型化。磁性器件如电感器件及由其构成的电源变压器、振荡器、滤波器、放大器和调谐器等是电子线路中必不可缺少的重要元件，电感器件的微型化及其与电路的集成化是实现电子设备、电子产品小尺寸、重量轻和高性能的关键之一。随着磁性器件工作频率的提高，近年来，微机电系统技术的迅速发展，为实现小尺寸、大电感量和高品质因子的微电感提供了一条崭新的途径。另一方面，由于非晶、纳米晶软磁材料的新进展，国内外采用非晶和纳米晶软磁材料做磁芯制造大型功率变压器、脉冲变压器、磁开关等正在走向商业化。磁芯材料的选择对提高电感器件的性能是极其关键的:另外，磁性薄膜微电感器件要求具有封闭的磁路结构，以减少漏磁通。因此，选用高磁导率、高饱和磁感应强度和高电阻率的非晶和纳米晶软磁材料做磁芯，是提高磁性薄膜微电感器件特性的关键。
[0003]更加的是现有技术制备该类产品时，经常伴随有Cr层、Ti层，一是有毒，不利于环境保护；一是价格昂贵，不利于产品推广。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。
[0005]本发明设计了一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。一种螺旋结构微电感器件，主要单位元件包括:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开；具体采用如下方法制备:(1)在衬底的一面上溅射40-60nm厚的Ni层，甩厚为1-3μπι光刻胶，烘干，温度为70-90°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为1-3 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0006]进一步，微电感器件，螺旋线圈为圆形线圈，线圈的外径尺寸小于磁芯材料的尺寸，其每一匝线圈宽度为30-50μπι，厚度为15-18μπι，线圈之间的间距为10_20μπι，螺旋线圈匝数为10-30匝，各匝之间的间隔为35 μ m。
[0007]进一步，在于高频10-20MHZ下的电感量大于3 μ H。
[0008]进一步，在于所述绝缘材料为聚酰亚胺，底层磁芯材料与衬底之间有一层环氧胶。
[0009]本发明优点在于螺线管基地溅射层为Ni层和Pb层，不采用现有技术中的Cr、Cu或Ti层，改变了期间的磁性和感应强度，而且该微电子技术研制磁芯结构螺线管微电感器件可以与大规模集成电路完全兼容，不仅生产效率高而且应用效果好；本发明采用双面套刻技术，大大提高了光刻套刻的精度同时采用二次电镀技术电镀连接导体，使得连接导体的性能大大提高；采用激光抛光技术，提高了器件加工工艺过程中基片的平整度，有效地解决了电感器件出现故障的问题，采用的非晶铁基磁芯材料，有效的提高了器件频率；本发明还具有生产的特点，因此经济效益好。
【具体实施方式】
[0010]实施例一
[0011]一种螺旋结构微电感器件，主要包括单位元件:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，底层线圈和顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料又分为底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用环氧胶分开。其中的螺旋线圈为圆形线圈，每一阻线圈宽度为30 μ m,厚度为15 μ m,线圈之间的间距为10 μ m，螺旋线圈匝数为10匝，各匝之间的间隔为35 μ m。其工艺如下:(I)在衬底的一面上派射40nm厚的Ni层,甩厚为I μ m光刻胶,烘干,温度为7(TC,曝光,显影,刻蚀Ni层,丙酮去光刻胶，甩厚为I μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0012]实施例二
[0013]其中的螺旋线圈为圆形线圈，每一阻线圈宽度为35μηι,厚度为16μηι,线圈之间的间距为11 μ m，螺旋线圈匝数为12匝，各匝之间的间隔为40 μ m。其工艺如下:(I)在衬底的一面上溅射50nm厚的Ni层，甩厚为2 μ m光刻胶，烘干，温度为80°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为2 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶JWiPb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0014] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种螺旋结构微电感器件，主要包括单位元件:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开；具体采用如下方法制备:(1)在衬底的一面上溅射40-60nm厚的Ni层，甩厚为1-3 μ m光刻胶，烘干，温度为70-90°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为1-3 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
2.根据权利要求书I所述微电感器件，螺旋线圈为圆形线圈，线圈的外径尺寸小于磁芯材料的尺寸，其每一匝线圈宽度为30-50 μ m，厚度为15-18 μ m，线圈之间的间距为10-20 μ m，螺旋线圈匝数为10-30匝，各匝之间的间隔为35 μ m。
3.如权利要求1所述的微电感器件，其特征在于高频10-20MHZ下的电感量大于3μ H。
4.如权利要求1所述的微电感器件，其特征在于所述绝缘材料为聚酰亚胺，底层磁芯材料与衬底之间有一层环氧胶。
【文档编号】H01L23/64GK103681631SQ201210337747
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】吴浩 申请人:中航卓越锻造（无锡）有限公司
【专利摘要】一种螺旋结构微电感器件及其制备方法。该产品及其制备属于微电子【技术领域】，该微电感器件包括衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开，其采用的加工方法为：溅射、甩胶、光刻、显影、刻蚀对准符号；粘结磁芯材料、甩胶、光刻、显影、刻蚀磁芯材料；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射、甩胶、光刻、显影、电镀、制作线圈、引线及引脚。本发明使微电感器件的高频损耗大大降低，有效提高了器件的高频性。
【专利说明】一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子【技术领域】，涉及螺旋线圈及其电感器件。尤其是一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]一般来说，常规的电感器件大都采用机械绕线方式在磁芯周围绕制线圈，具有体积大、重量高、工作频率低等缺点。近年来小型化便携式电子产品，如微处理器、闪存器件、充电器等越来越受到市场的关注和欢迎。这些便携式电子产品的小型化、微型化，首先要考虑电子元器件的小型化和微型化。磁性器件如电感器件及由其构成的电源变压器、振荡器、滤波器、放大器和调谐器等是电子线路中必不可缺少的重要元件，电感器件的微型化及其与电路的集成化是实现电子设备、电子产品小尺寸、重量轻和高性能的关键之一。随着磁性器件工作频率的提高，近年来，微机电系统技术的迅速发展，为实现小尺寸、大电感量和高品质因子的微电感提供了一条崭新的途径。另一方面，由于非晶、纳米晶软磁材料的新进展，国内外采用非晶和纳米晶软磁材料做磁芯制造大型功率变压器、脉冲变压器、磁开关等正在走向商业化。磁芯材料的选择对提高电感器件的性能是极其关键的:另外，磁性薄膜微电感器件要求具有封闭的磁路结构，以减少漏磁通。因此，选用高磁导率、高饱和磁感应强度和高电阻率的非晶和纳米晶软磁材料做磁芯，是提高磁性薄膜微电感器件特性的关键。
[0003]更加的是现有技术制备该类产品时，经常伴随有Cr层、Ti层，一是有毒，不利于环境保护；一是价格昂贵，不利于产品推广。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。
[0005]本发明设计了一种螺旋圆形微电感器件及其制备方法。一种螺旋结构微电感器件，主要单位元件包括:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开；具体采用如下方法制备:(1)在衬底的一面上溅射40-60nm厚的Ni层，甩厚为1-3μπι光刻胶，烘干，温度为70-90°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为1-3 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0006]进一步，微电感器件，螺旋线圈为圆形线圈，线圈的外径尺寸小于磁芯材料的尺寸，其每一匝线圈宽度为30-50μπι，厚度为15-18μπι，线圈之间的间距为10_20μπι，螺旋线圈匝数为10-30匝，各匝之间的间隔为35 μ m。
[0007]进一步，在于高频10-20MHZ下的电感量大于3 μ H。
[0008]进一步，在于所述绝缘材料为聚酰亚胺，底层磁芯材料与衬底之间有一层环氧胶。
[0009]本发明优点在于螺线管基地溅射层为Ni层和Pb层，不采用现有技术中的Cr、Cu或Ti层，改变了期间的磁性和感应强度，而且该微电子技术研制磁芯结构螺线管微电感器件可以与大规模集成电路完全兼容，不仅生产效率高而且应用效果好；本发明采用双面套刻技术，大大提高了光刻套刻的精度同时采用二次电镀技术电镀连接导体，使得连接导体的性能大大提高；采用激光抛光技术，提高了器件加工工艺过程中基片的平整度，有效地解决了电感器件出现故障的问题，采用的非晶铁基磁芯材料，有效的提高了器件频率；本发明还具有生产的特点，因此经济效益好。
【具体实施方式】
[0010]实施例一
[0011]一种螺旋结构微电感器件，主要包括单位元件:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，底层线圈和顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料又分为底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用环氧胶分开。其中的螺旋线圈为圆形线圈，每一阻线圈宽度为30 μ m,厚度为15 μ m,线圈之间的间距为10 μ m，螺旋线圈匝数为10匝，各匝之间的间隔为35 μ m。其工艺如下:(I)在衬底的一面上派射40nm厚的Ni层,甩厚为I μ m光刻胶,烘干,温度为7(TC,曝光,显影,刻蚀Ni层,丙酮去光刻胶，甩厚为I μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0012]实施例二
[0013]其中的螺旋线圈为圆形线圈，每一阻线圈宽度为35μηι,厚度为16μηι,线圈之间的间距为11 μ m，螺旋线圈匝数为12匝，各匝之间的间隔为40 μ m。其工艺如下:(I)在衬底的一面上溅射50nm厚的Ni层，甩厚为2 μ m光刻胶，烘干，温度为80°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为2 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶JWiPb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
[0014] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种螺旋结构微电感器件，主要包括单位元件:衬底、引脚、螺线管线圈、磁芯、聚酰亚胺绝缘材料，其特征在于线圈以衬底为基础，由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，线圈的两端连接引脚，线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过聚酰亚胺与磁芯隔开，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料，螺旋线圈位于底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用聚酰亚胺分开；具体采用如下方法制备:(1)在衬底的一面上溅射40-60nm厚的Ni层，甩厚为1-3 μ m光刻胶，烘干，温度为70-90°C，曝光，显影，刻蚀Ni层，丙酮去光刻胶，甩厚为1-3 μ m聚酰亚胺，固化，得到双面套刻对准符号；在衬底的另一面上淀积Zn底层，步骤同上，(2)在Zn层上做如下工艺:甩正胶，烘干，双刻线圈图形、曝光，显影，电镀底层线圈；方法同上，分别电镀铜连接导体、引脚、然后去除光刻胶和Zn层，甩聚酰亚胺，烘干固化，再抛，(3)溅射Pb保护层；粘结铁基非晶薄膜，甩正胶，烘干，双面套刻曝光与显影；刻蚀基非晶薄膜；去正胶；刻蚀Pb保护层，(4)方法同上对磁芯材料和环氧胶进行处理。
2.根据权利要求书I所述微电感器件，螺旋线圈为圆形线圈，线圈的外径尺寸小于磁芯材料的尺寸，其每一匝线圈宽度为30-50 μ m，厚度为15-18 μ m，线圈之间的间距为10-20 μ m，螺旋线圈匝数为10-30匝，各匝之间的间隔为35 μ m。
3.如权利要求1所述的微电感器件，其特征在于高频10-20MHZ下的电感量大于3μ H。
4.如权利要求1所述的微电感器件，其特征在于所述绝缘材料为聚酰亚胺，底层磁芯材料与衬底之间有一层环氧胶。
【文档编号】H01L23/64GK103681631SQ201210337747
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】吴浩 申请人:中航卓越锻造（无锡）有限公司
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