[发明专利]平面磁芯螺旋结构微电感器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电子技术领域的微电感器件的制备方法，具体地说，涉及的是一种平 面磁芯螺旋结构微电感器件的制备方法。

背景技术

近年来小型化便携式电子产品如移动通信产品手机CDMA(码分多址)、手提笔记本电 脑、网络产品ADSL(非对称数字用户环线)、微处理器、数码照相机、闪存器件、音响、 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、DC-DC变 换器、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，特别是由磁性薄膜微电感器件构成的微型化DC-DC变换器将广泛应用于各种便携式电子 产品如手机CDMA、网络产品ADSL、计算机系统/外部设备如个人笔记本电脑中微处理器的 功率传送和DVD等、数字系统如8mm录像机等。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(几KHz)等缺点。随着 磁性器件工作频率的提高，磁性薄膜微电感器件要求工作在频率1MHz以上，尺寸在20mm²以下，然而采用常规的微电子技术难以在平面衬底上制作高性能的微型化电感器件。近年 来，微机电系统(MEMS)技术的迅速发展，特别是以三维非硅材料为主的准-LIGA加工技 术成为当前国际上研制微型化多层结构微器件及RF-MEMS器件的一种最先进的技术， MEMS技术为实现小尺寸、大电感量和高品质因子的微电感提供了一条崭新的途径。

经对现有技术的文献检索发现，Daniel等人在《IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS》(美国电气电子工程学会杂志)(VOL.37，NO.4，July，2001，pp.2897-2899) 上发表了“Micromachined Spiral Inductors Using UV-LIGA Techniques(采用UV-LIGA技术 的微机械平面螺旋微电感)”一文，该文提及一种平面磁芯螺旋结构微电感，其线圈形状为方 形螺旋结构，磁芯材料为电镀的NiFe薄膜。作者采用MEMS技术和UV-LIGA技术，采用 电镀的Cu线圈和NiFe磁芯，研制了尺寸为4.2mm*4.2mm的平面磁芯螺旋结构微电感器 件，在1-1000kHz下电感量为μH级。由于在制作过程中使用化学湿法刻蚀底层，不可避免 给线圈带来钻蚀现象。而且在制作过程中，作者使用的是半封闭磁芯结构，产生漏磁，给器 件的性能产生影响，因此难以获得高性能的微电感器件。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提出一种平面磁芯螺旋结构微电感器件的制备 方法，利用性能优异的Fe基非晶/纳米晶带材做磁芯，平面螺旋结构线圈位于两磁芯之间， 并用绝缘材料分开，这种结构微电感器件的高频性能获得大大提高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的平面磁芯螺旋结构微电感器件，包括衬底、磁芯材料、绝缘材料、平面 螺旋结构线圈、引线，磁芯材料包括底层磁芯材料和顶层磁芯材料。平面螺旋结构线圈位于 底层磁芯材料和顶层磁芯材料之间并用绝缘材料分开，底层磁芯材料位于衬底上方，平面螺 旋结构线圈的引脚分别通过引线延伸到磁芯材料的外部，磁芯材料与平面螺旋结构线圈之 间、磁芯材料与引线之间、平面螺旋结构线圈与引线及外部引脚之间均通过绝缘材料分开和 支撑。

所述平面螺旋结构线圈为方形线圈或圆形线圈，线圈导体的宽度为20～60μm，线圈导体 的厚度为10～20μm，线圈导体之间的间距为20～40μm，线圈匝数为10～30匝，线圈的外径 尺寸小于磁芯材料的尺寸。

所述磁芯材料为铁基非晶/纳米晶带材，厚度为10～30μm，尺寸为3.4*3.4mm²。

所述绝缘材料为聚酰亚胺。

所述底层磁芯材料与衬底之间有一层粘结材料，粘结材料为环氧AB胶。

本发明上述器件中，聚酰亚胺不仅绝缘磁芯材料和平面螺旋结构线圈，而且起支撑平台 的作用。聚酰亚胺采用如下工艺过程：涂胶、匀胶和高速旋转，然后进行烘干、高温固化。

本发明所涉及的平面磁芯螺旋结构微电感器件制作方法，包括如下步骤：