CN106298180A - 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法 - Google Patents

图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106298180A
CN106298180A CN201610682038.0A CN201610682038A CN106298180A CN 106298180 A CN106298180 A CN 106298180A CN 201610682038 A CN201610682038 A CN 201610682038A CN 106298180 A CN106298180 A CN 106298180A
Authority
CN
China
Prior art keywords
planar
magnetic core
spiral winding
thin film
planar spiral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610682038.0A
Other languages
English (en)
Inventor
陈明明
丁桂甫
朱小敏
刘哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201610682038.0A priority Critical patent/CN106298180A/zh
Publication of CN106298180A publication Critical patent/CN106298180A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00—Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00103—Structures having a predefined profile, e.g. sloped or rounded grooves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2871—Pancake coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • H01F41/042—Printed circuit coils by thin film techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H01F2027/2819—Planar transformers with printed windings, e.g. surrounded by two cores and to be mounted on printed circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

本发明提供一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法，包括：由底层薄膜磁芯和顶层薄膜磁芯组成的薄膜磁芯，由上层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈组成的双层平面螺旋结构线圈，两个引线，两个引脚，以及绝缘材料；方法为：溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作薄膜磁芯结构；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作双层平面螺旋结构线圈、两个引线及两个引脚；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作图形化磁芯结构。本发明大大降低了微电感器件的高频损耗，有效提高了器件的高频性能。

Description

图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种薄膜微电感器件，特别是涉及一种图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感及其制备方法。该薄膜微电感有利于三维微系统技术的集成，有效降低电感的体积从而提高空间集成度。
背景技术
随着便携式电子产品的体积与重量不断减小，其对内部集成的电源管理芯片要求也越来越高.而电子元器件的小型化是电子产品的小型化、微型化的前提，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、放大器和振荡器等是电子电路必不可少的重要元件，因此电感器件的微型化备受关注。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或空心线圈，具有体积大、重量高、工作频率低等缺点。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的一种最先进技术。将薄膜技术融入到MEMS技术研制微型化电感器件，将具有低电阻、小面积、低损耗和低成本及批量化生产等优点。另外，在有磁性薄膜的器件中，磁性薄膜可以很好的集中磁力线的分布，可以有效地降低衬底的涡流损耗，因而在有磁性薄膜的器件中，衬底的损耗可以忽略。
D.J.Sadler等人在《IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS》上发表了“Micromachined spiral inductors using UV-LIGA techniques”一文，该文提到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，在频率为1-1000kHz下电感量为μH级。由于制作的平面磁芯为电镀的整片NiFe薄膜，NiFe合金虽然磁导率很高，但在高频下，产生的涡流损耗也不可忽略。而且作者制作的平面线圈为单层的螺旋线圈，在一定面积下，限制了线圈的总匝数，从而影响了微电感的电感值，因此难以获得高性能的微电感器件。
发明内容
本发明针对上述平面螺旋线圈结构薄膜微电感技术存在的问题，提出图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感及其制备方法，采用图形化的平面薄膜磁芯结构，并且设计了双层平面螺旋结构线圈位于两磁芯之间，用绝缘材料分开，这种结构的薄膜微电感有效降低了高频下的涡流损耗，大大提高了微电感期间的高频特性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
根据本发明的一个方面，提供一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，所述薄膜微电感包括：由底层薄膜磁芯和顶层薄膜磁芯组成的薄膜磁芯，由上层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈组成的双层平面螺旋结构线圈，第一引线，第二引线，下层平面螺旋线圈引脚，上层平面螺旋线圈引脚，以及绝缘材料；其中：
所述上层平面螺旋线圈、下层平面螺旋线圈位于底层薄膜磁芯和顶层薄膜磁芯之间；所述底层薄膜磁芯位于衬底上方，所述第一引线为上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈之间的引线，所述上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈通过第一引线连通；所述上层平面螺旋线圈引脚与下层平面螺旋线圈引脚在同一平面；所述下层平面螺旋线圈引脚通过第二引线连通上层平面螺旋线圈，并与上层平面螺旋线圈引脚在同一平面；所述底层薄膜磁芯与下层平面螺旋线圈之间、所述顶层薄膜磁芯与上层平面螺旋线圈之间、所述上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈之间，以及所述上层平面螺旋线圈、下层平面螺旋线圈与第一引线、第二引线之间均通过绝缘材料隔开。
优选地，所述薄膜磁芯为图形化的平面铁镍合金结构，薄膜磁芯为不同宽度的矩形阵列。
优选地，所述双层平面螺旋结构线圈为正方形或长方形。
优选地，所述双层平面螺旋结构线圈，即上层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈的外径尺寸小于薄膜磁芯的尺寸。
优选地，所述双层平面螺旋结构线圈，线圈导体的厚度为20～30μm、宽度为20～30μm，线圈导体之间的间距为20μm，线圈匝数为13～17匝。
更优选地，所述双层平面螺旋结构线圈为微型薄膜线圈。
优选地，所述绝缘材料为聚酰亚胺；聚酰亚胺在所述微电感中起到绝缘作用，而且还有支撑平台的作用。
优选地，所述衬底的材料为玻璃。
本发明中，所述薄膜磁芯为图形化的平面铁镍合金结构，铁镍合金具有高磁导率，低电阻率特性，可以很好的集中磁力线的分布，提高电感特性。而图形化结构可以可以在高频时减小薄膜磁芯的涡流损耗。
本发明中，所述双层平面螺旋结构线圈，可以在一定的平面面积下制备较多的线圈匝数，但匝数越多，线圈的电阻也会随之增大，损耗也会增加，综合考虑，设计的双层平面结构。线圈导体的截面积越大，电阻越小，但厚度越高，制备工艺难度越大，故优选20～30μm。
根据本发明的另一个方面，提供一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在清洗处理过的玻璃衬底的任意一面溅射一层Cr/Cu种子层，在Cr/Cu种子层上甩光刻胶，并将光刻胶烘干；将光刻胶曝光、显影；在铁镍合金渡槽中电镀铁镍合金平面结构的底层薄膜磁芯；然后用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层；甩聚酰亚胺；然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺层高于底层薄膜磁芯；
步骤2、在抛光过的聚酰亚胺层表面溅射Cr/Cu种子层，甩光刻胶，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀下层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈引脚，得到下层平面螺旋线圈结构；
步骤3、甩光刻胶，并烘干、曝光、显影，在镀铜液中电镀第一引线和第二引线；用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层；甩聚酰亚胺，然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，直到露出第一引线和第二引线的表面；
步骤4：溅射Cr/Cu种子层；甩光刻胶，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀上层平面螺旋线圈；然后用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，得到上层平面螺旋线圈结构、下层平面螺旋线圈引脚和上层平面螺旋线圈引脚；
步骤5：甩聚酰亚胺，然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺层高于上层平面螺旋线圈；
步骤6：溅射Cr/Cu种子层；甩光刻胶，并烘干、曝光、显影；电镀顶层薄膜磁芯；
步骤7：用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，最终得到图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感。
优选地，步骤1、步骤3、步骤5中，所述聚酰亚胺的烘干固化工艺，包括前烘和后烘，具体为：
(1)前烘：30分钟升温到50℃；30分钟升温到55℃；60分钟升到60℃，60℃保温30分钟；60分钟升到68℃，68℃保温60分钟；
(2)后烘：1小时升温到90℃；1小时升温到120℃；1小时升温到150℃；1小时升温到180℃；1小时升温到250℃，250℃保温2小时固化。
优选地，步骤1、步骤3、步骤4、步骤7中：
所述氢氧化钠溶液的浓度为4％；
所述去铬液为铁氧化钾：氢氧化钠(NaOH)：去离子水＝3g：1g：100ml；
所述去铜液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1、本发明将薄膜技术融入到MEMS技术研制微型化电感器件，将具有低电阻、小面积、低损耗和低成本及批量化生产等优点。
2、本发明采用图形化的薄膜磁芯结构，可以很好的集中磁力线的分布，同时降低了高频下磁性薄膜材料产生的涡流损耗。
3、本发明采用双层平面螺旋结构线圈，在一定面积下，有效增加了线圈的匝数，从而提高了微电感器件的高频特性。
4、.本发明采用抛光技术，提高了基片在工艺过程中的平整性，有效解决了线圈导体和引脚之间的互连问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一优选实施例微电感的结构示意图；
图2为本发明一优选实施例微电感的剖面图；
图中：
1为玻璃衬底，2为底层薄膜磁芯，3为顶层薄膜磁芯，4为下层平面螺旋线圈，5为上层平面螺旋线圈，6为下层平面螺旋线圈引脚，7为引线，8为聚酰亚胺，9为上、下层平面螺旋线圈间的引线，10为上层平面螺旋线圈引脚。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1、图2所示，一种图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感，包括玻璃衬底1，底层薄膜磁芯2，顶层薄膜磁芯3，下层平面螺旋线圈4，上层平面螺旋线圈5，下层平面螺旋线圈引脚6，引线7，聚酰亚胺8，上下层平面螺旋线圈间的引线9，上层平面螺旋线圈引脚10；其中：
所述底层薄膜磁芯2制备在所述玻璃衬底1表面上，所述下层平面螺旋线圈4、所述上层平面螺旋线圈5位于底层薄膜磁芯2与顶层薄膜磁芯3之间并用聚酰亚胺8隔开，下层平面螺旋线圈4和上层平面螺旋线圈5之间通过上下层平面螺旋线圈间的引线9连通，下层平面螺旋线圈引脚6通过引线7连接到上层平面螺旋线圈5平面上；底层薄膜磁芯2和下层平面螺旋线圈4之间，顶层薄膜磁芯3和上层平面螺旋线圈5之间，下层平面螺旋线圈4、上层平面螺旋线圈5与上下层平面螺旋线圈间的引线9之间，以及下层平面螺旋线圈的引脚6和底层薄膜磁芯2之间均通过聚酰亚胺8隔开和支撑。
作为优选的实施方式，所述薄膜磁芯(包括底层薄膜磁心2和顶层薄膜磁芯3)为图形化的平面铁镍合金结构，厚度为8～20μm，其图形化形状为不同宽度的矩形阵列。
作为优选的实施方式，所述下层平面螺旋线圈4、上层平面螺旋线圈5均为正方形或长方形，下层平面螺旋线圈4、上层平面螺旋线圈5的线圈的外径尺寸小于薄膜磁芯(包括底层薄膜磁心2和顶层薄膜磁芯3)的尺寸，线圈导体的厚度为20～30μm，线圈导体的宽度为20～30μm，线圈导体之间的间距为20μm，线圈匝数为13～17匝，线圈尺寸为2.5*2.0mm2。
作为优选的实施方式，所述上下层平面螺旋线圈间的引线9的空间形状为正方形、尺寸为50*50μm。
上述微电感结构可以基于MEMS微加工技术制备，其制备过程包括：采用溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作薄膜磁芯结构；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作双层平面螺旋结构线圈、引线及引脚；甩聚酰亚胺并烘干固化、抛光；溅射Cr/Cu种子层、甩胶、光刻、显影、电镀、制作图形化磁芯结构。以下给出其制备方法的实施例。
实施例1：
一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)在清洗处理过的玻璃衬底的任意一面溅射一层Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶10μm，并将光刻胶烘干；将光刻胶曝光、显影；在铁镍合金电镀槽中电镀铁镍合金平面矩形阵列结构的即底层薄膜磁芯2，矩形宽度40μm、间距20μm、厚度10μm；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
(2)甩聚酰亚胺8，其厚度为20μm，转速为：一速400转/s、10s，二速1200转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于即底层薄膜磁芯2 10μm。
(3)在抛光过的聚酰亚胺8表面溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度20μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀下层平面螺旋线圈4和下层平面螺旋线圈的引脚6，镀铜厚度20μm，得到下层平面螺旋线圈结构。
(4)甩光刻胶10μm并烘干、曝光、显影；在镀铜液中电镀上、下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7，镀铜厚度10μm；用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml；甩聚酰亚胺8，厚度为30μm；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，上下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7的表面。
(5)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度20μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀上层平面螺旋线圈5；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml，得到上层平面螺旋线圈结构、下层平面螺旋线圈引脚6和上层平面螺旋线圈引脚10。
(6)甩聚酰亚胺8，厚度为30μm，转速为：一速400转/s、10s，二速800转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于上层平面螺旋线圈5为10μm。
(7)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度为10μm，并烘干，曝光、显影；电镀顶层薄膜磁芯3，其形状为矩形阵列，矩形宽度为20μm、间距20μm、厚度10μm。
(8)用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
9)甩聚酰亚胺8，厚度10μm，转速为：一速400转/s、10s，二速2500转/s、30s；然后进行烘干固化，并抛光，直到露出顶层薄膜磁芯3表面，最终得到图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感。
实施例2：
一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)在清洗处理过的玻璃衬底的一面溅射一层Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶10μm，并将光刻胶烘干；将光刻胶曝光、显影，在铁镍合金电镀槽中电镀铁镍合金平面矩形阵列结构的底层薄膜磁芯2，矩形宽度40μm、间距20μm、厚度10μm；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
(2)甩聚酰亚胺8，其厚度为20μm，转速为：一速400转/s、10s，二速1200转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于即底层薄膜磁芯210μm。
(3)在抛光过的聚酰亚胺8表面溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度20μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀下层平面螺旋线圈4和下层平面螺旋线圈的引脚6，镀铜厚度20μm，得到下层平面螺旋线圈结构。
(4)甩光刻胶10μm，并烘干、曝光、显影；在镀铜液中电镀上、下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7，镀铜厚度10μm；用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml；甩聚酰亚胺8，厚度为30μm，转速为：一速400转/s、10s，二速800转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，直到露出上下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7的表面。
(5)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度20μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀上层平面螺旋线圈5；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml，得到上层平面螺旋线圈结构、下层平面螺旋线圈引脚6和上层平面螺旋线圈引脚10。
(6)甩聚酰亚胺8，厚度为30μm，转速为：一速400转/s、10s，二速800转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于上层平面螺旋线圈5为10μm。
(7)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度为10μm，并烘干、曝光、显影；电镀顶层薄膜磁芯3，其形状为矩形阵列，矩形宽度20μm、间距20μm、厚度10μm。
(8)用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
(9)甩聚酰亚胺8，厚度10μm，转速为：一速400转/s、10s，二速2500转/s、30s；然后进行烘干固化，并抛光，直到露出顶层薄膜磁芯3表面，最终得到图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感。
实施例3：
一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)在清洗处理过的玻璃衬底1的一面溅射一层Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶10μm，并将光刻胶烘干；将光刻胶曝光、显影；在铁镍合金电镀槽中电镀铁镍合金平面矩形阵列结构的底层薄膜磁芯2，矩形宽度20μm、间距20μm、厚度10μm；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
(2)甩聚酰亚胺8，厚度为20μm，转速为：一速400转/s、10s，二速1200转/s、30s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于底层薄膜磁芯210μm。
(3)在抛光过的聚酰亚胺8表面溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度30μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀下层平面螺旋线圈4和下层平面螺旋线圈的引脚6，镀铜厚度30μm，得到下层平面螺旋线圈结构。
(4)甩光刻胶10μm并烘干、曝光、显影；在镀铜液中电镀上、下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7，镀铜厚度10μm；用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml；甩聚酰亚胺8，厚度为40μm，转速为：一速1000转/s、20s，二速1500转/s、5s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，直到露出上下层平面螺旋线圈间的引线9和第一引线7的表面。
(5)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度30μm，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀上层平面螺旋线圈5，厚度为30μm；然后用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去Cu液和去Cr液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml，得到上层平面螺旋线圈结构、下层平面螺旋线圈引脚6和上层平面螺旋线圈引脚10。
(6)甩聚酰亚胺8，厚度为40μm；转速为：一速1000转/s、20s，二速1500转/s、5s；然后进行聚酰亚胺8烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺8层高于上层平面螺旋线圈5为10μm。
(7)溅射Cr/Cu种子层，厚度分别为10nm和30nm；甩光刻胶，厚度为10μm，并烘干，曝光、显影；电镀顶层薄膜磁芯3，其形状为矩形阵列，矩形宽度20μm、间距20μm、厚度10μm。
(8)用4％的氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，其中：去Cu液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12，去Cr液为铁氰化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml。
(9)甩聚酰亚胺8，厚度10μm，转速为：一速400转/s、10s，二速2500转/s、30s；然后进行烘干固化，并抛光，直到露出顶层薄膜磁芯3表面，最终得到图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感。
本发明所述图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感：工作在1MHz以上，电感值可达到1～4μHz，品质因子大于3～17。如当单层线圈匝数为16匝，线圈导体宽度为20μm、间距20μm、厚度20μm，图形化薄膜磁芯的结构为矩形阵列，矩形宽度40μm、间距20μm、厚度10μm时，在工作频率为1.5MHz下，其电感值大于2μHz，品质因子大于4。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，包括：由底层薄膜磁芯和顶层薄膜磁芯组成的薄膜磁芯，由上层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈组成的双层平面螺旋结构线圈，第一引线，第二引线，下层平面螺旋线圈引脚，上层平面螺旋线圈引脚，以及绝缘材料；其中：
所述上层平面螺旋线圈、下层平面螺旋线圈位于底层薄膜磁芯和顶层薄膜磁芯之间；所述底层薄膜磁芯位于衬底上方，所述第一引线为上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈之间的引线，所述上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈通过第一引线连通；所述上层平面螺旋线圈引脚与下层平面螺旋线圈引脚在同一平面；所述下层平面螺旋线圈引脚通过第二引线连通上层平面螺旋线圈，并与上层平面螺旋线圈引脚在同一平面；所述底层薄膜磁芯与下层平面螺旋线圈之间、所述顶层薄膜磁芯与上层平面螺旋线圈之间、所述上层平面螺旋线圈与下层平面螺旋线圈之间，以及所述上层平面螺旋线圈、下层平面螺旋线圈与第一引线、第二引线之间均通过绝缘材料隔开。
2.根据权利要求1所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述薄膜磁芯为图形化的平面铁镍合金结构，薄膜磁芯为不同宽度的矩形阵列。
3.根据权利要求1所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述上层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈的外径尺寸小于薄膜磁芯的尺寸。
4.根据权利要求1所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述双层平面螺旋结构线圈，线圈导体的厚度为20～30μm、宽度为20～30μm，线圈导体之间的间距为20μm，线圈匝数为13～17匝。
5.根据权利要求4所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述双层平面螺旋结构线圈为正方形或长方形。
6.根据权利要求4所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述双层平面螺旋结构线圈为微型薄膜线圈。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感，其特征在于，所述绝缘材料为聚酰亚胺；所述衬底的材料为玻璃。
8.一种如权利要求1-7任一项所述图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在清洗处理过的玻璃衬底的一面溅射一层Cr/Cu种子层，在Cr/Cu种子层上甩光刻胶，并将光刻胶烘干；将光刻胶曝光、显影；电镀铁镍合金平面结构的底层薄膜磁芯，用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层；甩聚酰亚胺；然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺层高于底层薄膜磁芯；
步骤2、在抛光过的聚酰亚胺层表面溅射Cr/Cu种子层，甩光刻胶，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀下层平面螺旋线圈和下层平面螺旋线圈引脚，得到下层平面螺旋线圈结构；
步骤3、甩光刻胶，并烘干、曝光、显影，在镀铜液中电镀第一引线和第二引线；用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层；甩聚酰亚胺，然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，直到露出第一引线和第二引线的表面；
步骤4：溅射Cr/Cu种子层；甩光刻胶，并烘干，然后曝光、显影；在镀铜液中电镀上层平面螺旋线圈；然后用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，得到上层平面螺旋线圈结构、下层平面螺旋线圈引脚和上层平面螺旋线圈引脚；
步骤5：甩聚酰亚胺，然后进行聚酰亚胺烘干固化工艺，并抛光，抛光后聚酰亚胺层高于上层平面螺旋线圈；
步骤6：溅射Cr/Cu种子层；甩光刻胶，并烘干、曝光、显影；电镀顶层薄膜磁芯；
步骤7：用氢氧化钠溶液去除光刻胶，用去铜液和去铬液去除Cr/Cu种子层，最终得到图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感。
9.如权利要求8所述图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，其特征在于，步骤1、步骤3、步骤5中，所述聚酰亚胺的烘干固化工艺，包括前烘和后烘，具体为：
(1)前烘：30分钟升温到50℃；30分钟升温到55℃；60分钟升到60℃，60℃保温30分钟；60分钟升到68℃，68℃保温60分钟；
(2)后烘：1小时升温到90℃；1小时升温到120℃；1小时升温到150℃；1小时升温到180℃；1小时升温到250℃，250℃保温2小时固化。
10.如权利要求9所述图形化平面磁芯的双层平面螺旋结构薄膜微电感的制备方法，其特征在于，步骤1、步骤3、步骤4、步骤7中：
所述氢氧化钠溶液的质量浓度为4％；
所述去铬液为铁氧化钾：氢氧化钠：去离子水＝3g：1g：100ml；
所述去铜液为双氧水：氨水：去离子水＝1：3：12。
CN201610682038.0A 2016-08-17 2016-08-17 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法 Pending CN106298180A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610682038.0A CN106298180A (zh) 2016-08-17 2016-08-17 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610682038.0A CN106298180A (zh) 2016-08-17 2016-08-17 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106298180A true CN106298180A (zh) 2017-01-04

Family

ID=57678478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610682038.0A Pending CN106298180A (zh) 2016-08-17 2016-08-17 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106298180A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387784A (zh) * 2018-02-02 2018-08-10 上海交通大学 一种磁膜电感传感器
CN109215979A (zh) * 2018-10-17 2019-01-15 安徽安努奇科技有限公司 一种贴片式电感及其制作方法
CN109920640A (zh) * 2019-04-03 2019-06-21 电子科技大学 一种在印制电路板平面集成薄膜磁芯电感的方法及相关薄膜磁芯电感
CN112599321A (zh) * 2020-12-19 2021-04-02 北京航空航天大学 一种微型三维螺线管变压器以及数字隔离器
CN114334429A (zh) * 2021-12-14 2022-04-12 华萃微感电子(江苏)有限公司 一种高强度一体成型微电感制备工艺
CN114679030A (zh) * 2022-04-20 2022-06-28 电子科技大学 一种基于磁弹效应的柔性微型发电机及其制备方法
CN114899000A (zh) * 2022-05-09 2022-08-12 安康学院 一种磁通门传感器铁芯及其制备方法
CN117012541A (zh) * 2023-09-28 2023-11-07 中北大学 一种高密度柔性微纳线圈的可控剥离制备方法
WO2023236249A1 (zh) * 2022-06-09 2023-12-14 河南理工大学 软磁薄膜铁芯及其制备方法、传感器
US12094631B2 (en) 2018-10-17 2024-09-17 Anhui Anuki Technologies Co., Ltd. Chip inductor and method for manufacturing same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5853558A (en) * 1995-02-17 1998-12-29 Aiwa Research And Development Inc. Method of fabricating a thin film conductor coil assembly
US5852866A (en) * 1996-04-04 1998-12-29 Robert Bosch Gmbh Process for producing microcoils and microtransformers
CN1564280A (zh) * 2004-04-22 2005-01-12 上海交通大学 微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法
CN101477873A (zh) * 2008-09-25 2009-07-08 上海交通大学 平面磁芯螺旋结构微电感器件及其制备方法
CN103000362A (zh) * 2012-12-07 2013-03-27 北京大学 一种基于柔性衬底的带磁芯的折叠螺旋电感的制备方法
CN104183354A (zh) * 2013-05-22 2014-12-03 Tdk株式会社 线圈部件及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5853558A (en) * 1995-02-17 1998-12-29 Aiwa Research And Development Inc. Method of fabricating a thin film conductor coil assembly
US5852866A (en) * 1996-04-04 1998-12-29 Robert Bosch Gmbh Process for producing microcoils and microtransformers
CN1564280A (zh) * 2004-04-22 2005-01-12 上海交通大学 微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法
CN101477873A (zh) * 2008-09-25 2009-07-08 上海交通大学 平面磁芯螺旋结构微电感器件及其制备方法
CN103000362A (zh) * 2012-12-07 2013-03-27 北京大学 一种基于柔性衬底的带磁芯的折叠螺旋电感的制备方法
CN104183354A (zh) * 2013-05-22 2014-12-03 Tdk株式会社 线圈部件及其制造方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387784A (zh) * 2018-02-02 2018-08-10 上海交通大学 一种磁膜电感传感器
CN109215979A (zh) * 2018-10-17 2019-01-15 安徽安努奇科技有限公司 一种贴片式电感及其制作方法
US12094631B2 (en) 2018-10-17 2024-09-17 Anhui Anuki Technologies Co., Ltd. Chip inductor and method for manufacturing same
CN109920640A (zh) * 2019-04-03 2019-06-21 电子科技大学 一种在印制电路板平面集成薄膜磁芯电感的方法及相关薄膜磁芯电感
CN112599321B (zh) * 2020-12-19 2024-05-14 北京航空航天大学 一种微型三维螺线管变压器以及数字隔离器
CN112599321A (zh) * 2020-12-19 2021-04-02 北京航空航天大学 一种微型三维螺线管变压器以及数字隔离器
CN114334429A (zh) * 2021-12-14 2022-04-12 华萃微感电子(江苏)有限公司 一种高强度一体成型微电感制备工艺
CN114334429B (zh) * 2021-12-14 2022-11-08 华萃微感电子(江苏)有限公司 一种高强度一体成型微电感制备工艺
CN114679030A (zh) * 2022-04-20 2022-06-28 电子科技大学 一种基于磁弹效应的柔性微型发电机及其制备方法
CN114679030B (zh) * 2022-04-20 2023-09-29 电子科技大学 一种基于磁弹效应的柔性微型发电机及其制备方法
CN114899000A (zh) * 2022-05-09 2022-08-12 安康学院 一种磁通门传感器铁芯及其制备方法
WO2023236249A1 (zh) * 2022-06-09 2023-12-14 河南理工大学 软磁薄膜铁芯及其制备方法、传感器
CN117012541B (zh) * 2023-09-28 2023-12-15 中北大学 一种高密度柔性微纳线圈的可控剥离制备方法
CN117012541A (zh) * 2023-09-28 2023-11-07 中北大学 一种高密度柔性微纳线圈的可控剥离制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106298180A (zh) 图形化平面磁芯双层平面螺旋结构薄膜微电感及制备方法
CN101477873B (zh) 平面磁芯螺旋结构微电感器件的制备方法
CN101700869B (zh) 基于衬底图形化的柔性衬底生物微电极阵列制备方法
CN107275058B (zh) 充电线圈及其制造方法
EP3146538B1 (en) Method of manufacturing a micro-fabricated wafer level integrated inductor for high frequency switch mode power supplies
JP5113025B2 (ja) コイル構造体及びその製造方法
TW201509249A (zh) 具有貫通電極的配線基板、其製造方法及半導體裝置
JP2002525846A (ja) 一体型の誘導性素子及びその製造方法
JP2013535107A5 (zh)
CN108807324B (zh) 微同轴结构的制备方法及微同轴结构
JP7267641B2 (ja) Ｍｅｍｓソレノイドインダクタ及びその製造方法
TWI438696B (zh) Chip inductor structure and manufacturing method thereof
JP2007067031A (ja) 配線基板の製造方法
CN104977548B (zh) 一种多孔铁芯结构微型磁通门传感器
CN1260749C (zh) 微机电系统磁芯螺线管微电感器件的制备方法
US8450830B2 (en) Forming a ferromagnetic alloy core for high frequency micro fabricated inductors and transformers
CN111333022B (zh) 一种高密度微纳线圈柔性异质集成方法
CN103681539B (zh) 一种集成共模电感的封装结构及其封装方法
CN103000362B (zh) 一种基于柔性衬底的带磁芯的折叠螺旋电感的制备方法
WO2015008316A1 (ja) コイル部品及びコイル部品の製造方法
CN101170002A (zh) 悬空结构射频微电感及其制作方法
WO2020124341A1 (zh) 薄膜电感及其制作方法、集成电路、终端设备
CN107177866B (zh) 金属基底上制备微射频t形功分器的方法
CN106664794B (zh) 贯通电极基板及其制造方法以及使用贯通电极基板的半导体装置
TW494443B (en) Process and manufacturing tool architecture for use in the manufacture of one or more metallization levels on a workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170104