CN105932386B - 基于硅基磁性材料衬底的环形器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硅基磁性材料衬底的环形器，涉及环形器技术领域。包括上下两层堆叠在一起的硅基磁性材料衬底，每层硅基磁性材料衬底的上下表面制作有金属图形，每层硅基磁性材料衬底中设有贯穿性通孔，通孔金属化后，将硅基磁性材料衬底上下表面的金属图形连接在一起，两层硅基磁性材料衬底中的金属图形和金属化通孔共同构成谐振结构；在第一硅基磁性材料衬底的下表面和第二硅基磁性材料衬底的上表面相对位置设有空气槽，所述第一硅基磁性材料衬底上表面的金属图形上设有磁铁。所述环行器在微波/毫米波频段具有损耗小、一致性高等优异的器件性能，可广泛用于电子系统中。

Description

基于硅基磁性材料衬底的环形器
技术领域
本发明涉及环形器技术领域，尤其涉及一种基于硅基磁性材料衬底的环形器。
背景技术
环行器是电子系统重要器件，广泛应用于通信、卫星以及航空、航天等电子系统中。传统的微带环行器基于磁性材料基板，采用厚膜工艺制作，其加工精度无法满足在微波/毫米波频段器件的高精度要求，而且难以与电路相集成，给电子系统的集成化带来困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于硅基磁性材料衬底的环形器，所述环形器通过使用硅基磁性材料衬底制作，可以获得旋磁特性，并采用微电子机械加工技术制备，获得的环行器在微波/毫米波频段具有损耗小、一致性高等优异的器件性能，可广泛用于电子系统中。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：包括上下两层堆叠在一起的硅基磁性材料衬底，所述硅基磁性材料衬底包括硅片和位于硅片内的磁性材料；每层硅基磁性材料衬底的上下表面制作有金属图形，每层硅基磁性材料衬底中设有贯穿性通孔，通孔金属化后，将硅基磁性材料衬底上下表面的金属图形连接在一起，两层硅基磁性材料衬底中的金属图形和金属化通孔共同构成谐振结构；在第一硅基磁性材料衬底的下表面和第二硅基磁性材料衬底的上表面相对位置设有空气槽，空气槽用于调配磁场场强，所述第一硅基磁性材料衬底上表面的金属图形上设有磁铁。
进一步的技术方案在于：第一硅基磁性材料衬底的上表面设有第一金属图形，下表面设有第二金属图形，第一金属图形与第二金属图形之间的硅基磁性材料衬底上设有第一通孔，所述第一通孔经金属化后形成第一金属化通孔，第一金属化通孔将所述第一金属图形和第二金属图形连接在一起；所述第一硅基磁性材料衬底的下表面设有第一空气槽，所述第一空气槽位于第二金属图形与第一磁性材料之间；第二硅基磁性材料衬底的下表面设有第三金属图形，上表面设有第四金属图形，第三金属图形与第四金属图形之间的硅基磁性材料衬底上设有第二通孔，所述第二通孔经金属化后形成第二金属化通孔，第二金属化通孔将所述第三金属图形和第四金属图形连接在一起；所述第二硅基磁性材料衬底的上表面设有第二空气槽，所述第二空气槽位于第四金属图形与第二磁性材料之间；与所述第一空气槽相对的第二硅基磁性材料衬底的上表面设有第三空气槽，与所述第二空气槽相对的第一硅基磁性材料衬底的下表面设有第四空气槽；所述第一金属图形的上表面设有磁铁。
进一步的技术方案在于：所述磁铁与所述第一磁性材料相对设置，第一磁性材料与第二磁性材料相对设置。
进一步的技术方案在于：所述硅片为高阻硅片。
进一步的技术方案在于：所述磁性材料为圆形、方形或三角形。
进一步的技术方案在于：通孔为圆孔、方孔或长条孔。
进一步的技术方案在于：第一硅基磁性材料衬底和第二硅基磁性材料衬底上的空气槽深度相同或者不同。
进一步的技术方案在于：所述通孔采用光刻或深反应离子刻蚀工艺形成，金属图形采用金属化、光刻、腐蚀工艺形成。
进一步的技术方案在于：所述空气槽采用光刻或深反应离子刻蚀工艺形成，磁铁使用显微镜、环氧胶进行装配。
进一步的技术方案在于：第一硅基磁性材料衬底与第二硅基磁性材料衬底之间采用对准、键合工艺进行装配。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述环形器通过使用硅基磁性材料衬底制作，可以获得旋磁特性，并采用微电子机械加工技术制备，由于微电子机械加工技术具有的高精度的优点，获得的环行器在微波/毫米波频段具有损耗小、一致性高等优异的器件性能。
附图说明
图1是本发明的剖视结构示意图；
其中：1、第一硅基磁性材料衬底2、第一金属图形3、第二金属图形4、第一金属化通孔5、第一空气槽6、第一磁性材料7、第二硅基磁性材料衬底8、第三金属图形9、第四金属图形10、第二金属化通孔11、第二空气槽12、第二磁性材料13、第三空气槽14、第四空气槽15、磁铁16、硅片。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
总体的，本发明公开了一种基于硅基磁性材料衬底的环形器，包括上下两层堆叠在一起的硅基磁性材料衬底，进一步的，所述硅基磁性材料衬底包括硅片16和位于硅片内的磁性材料；每层硅基磁性材料衬底的上下表面制作有金属图形，每层硅基磁性材料衬底中设有贯穿性通孔，通孔金属化后，将硅基磁性材料衬底上下表面的金属图形连接在一起，两层硅基磁性材料衬底中的金属图形和金属化通孔共同构成谐振结构；在第一硅基磁性材料衬底1的下表面和第二硅基磁性材料衬底7的上表面相对位置设有空气槽，空气槽用于调配磁场场强，所述第一硅基磁性材料衬底1上表面的金属图形上设有磁铁15。
具体的，如图1所示，第一硅基磁性材料衬底1的上表面设有第一金属图形2，下表面设有第二金属图形3，第一金属图形2与第二金属图形3之间的硅基磁性材料衬底上设有第一通孔，所述第一通孔经金属化后形成第一金属化通孔4，第一金属化通孔4将所述第一金属图形2和第二金属图形3连接在一起；所述第一硅基磁性材料衬底1的下表面设有第一空气槽5，所述第一空气槽位于第二金属图形3与第一磁性材料6之间；
第二硅基磁性材料衬底7的下表面设有第三金属图形8，上表面设有第四金属图形9，第三金属图形8与第四金属图形9之间的硅基磁性材料衬底上设有第二通孔，所述第二通孔经金属化后形成第二金属化通孔10，第二金属化通孔10将所述第三金属图形8和第四金属图形9连接在一起；所述第二硅基磁性材料衬底7的上表面设有第二空气槽11，所述第二空气槽11位于第四金属图形9与第二磁性材料12之间；
与所述第一空气槽5相对的第二硅基磁性材料衬底7的上表面设有第三空气槽13，与所述第二空气槽11相对的第一硅基磁性材料衬底1的下表面设有第四空气槽14；所述第一金属图形2的上表面设有磁铁15。
需要指出的是，优选的情况下，采用的硅基磁性材料衬底中的硅片16为高阻硅；磁性材料的形状和位置需要根据器件性能要求而制作，可以为圆形、方形或三角形等。金属化通孔可以为圆孔、方孔或长条孔。空气槽形状和深度同样需要根据器件性能要求而制作，上层衬底和下层衬底中的空气槽深度可以相同也可以不同，从而实现衬底内部空腔结构，提高器件Q值。磁铁装配位置应与衬底中磁性材料位置相对应，大小相当。
硅基磁性材料衬底中的贯穿性通孔结构采用光刻，DRIE(深反应离子刻蚀)实现，衬底表面金属层采用金属化工艺实现，金属图形采用光刻、腐蚀工艺实现。衬底内空气槽采用光刻，DRIE实现。两层衬底采用对准、键合工艺实现精确地对准、装配。磁铁使用显微镜、环氧胶进行装配。
所述环形器通过使用硅基磁性材料衬底制作，可以获得旋磁特性，并采用微电子机械加工技术制备，由于微电子机械加工技术具有的高精度的优点，获得的环行器在微波/毫米波频段具有损耗小、一致性高等优异的器件性能。

Claims (7)

1.一种基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：包括上下两层堆叠在一起的硅基磁性材料衬底，所述硅基磁性材料衬底包括硅片(16)和位于硅片内的磁性材料；每层硅基磁性材料衬底的上下表面制作有金属图形，每层硅基磁性材料衬底中设有贯穿性通孔，通孔金属化后，将硅基磁性材料衬底上下表面的金属图形连接在一起，两层硅基磁性材料衬底中的金属图形和金属化通孔共同构成谐振结构；在第一硅基磁性材料衬底(1)的下表面和第二硅基磁性材料衬底(7)的上表面相对位置设有空气槽，空气槽用于调配磁场场强，所述第一硅基磁性材料衬底(1)上表面的金属图形上设有磁铁(15)；
第一硅基磁性材料衬底(1)的上表面设有第一金属图形(2)，下表面设有第二金属图形(3)，第一金属图形(2)与第二金属图形(3)之间的硅基磁性材料衬底上设有第一通孔，所述第一通孔经金属化后形成第一金属化通孔(4)，第一金属化通孔(4)将所述第一金属图形(2)和第二金属图形(3)连接在一起；所述第一硅基磁性材料衬底(1)的下表面设有第一空气槽(5)，所述第一空气槽位于第二金属图形(3)与第一磁性材料(6)之间；第二硅基磁性材料衬底(7)的下表面设有第三金属图形(8)，上表面设有第四金属图形(9)，第三金属图形(8)与第四金属图形(9)之间的硅基磁性材料衬底上设有第二通孔，所述第二通孔经金属化后形成第二金属化通孔(10)，第二金属化通孔(10)将所述第三金属图形(8)和第四金属图形(9)连接在一起；所述第二硅基磁性材料衬底(7)的上表面设有第二空气槽(11)，所述第二空气槽(11)位于第四金属图形(9)与第二磁性材料(12)之间；与所述第一空气槽(5)相对的第二硅基磁性材料衬底(7)的上表面设有第三空气槽(13)，与所述第二空气槽(11)相对的第一硅基磁性材料衬底(1)的下表面设有第四空气槽(14)；所述第一金属图形(2)的上表面设有磁铁(15)；
所述磁性材料为圆形、方形或三角形；
通孔为圆孔、方孔或长条孔。
2.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：所述磁铁(15)与所述第一磁性材料(6)相对设置，第一磁性材料(6)与第二磁性材料(12)相对设置。
3.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：所述硅片(16)为高阻硅片。
4.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：第一硅基磁性材料衬底(1)和第二硅基磁性材料衬底(7)上的空气槽深度相同或者不同。
5.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：所述通孔采用光刻或深反应离子刻蚀工艺形成，金属图形采用金属化、光刻、腐蚀工艺形成。
6.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：所述空气槽采用光刻或深反应离子刻蚀工艺形成，磁铁使用显微镜、环氧胶进行装配。
7.如权利要求1所述的基于硅基磁性材料衬底的环形器，其特征在于：第一硅基磁性材料衬底(1)与第二硅基磁性材料衬底(7)之间采用对准、键合工艺进行装配。
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