CN106409808A - 三维螺旋电感 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维螺旋电感，包括衬底，在衬底的正面结构中，形成有立体螺旋构型的导电线圈；所述导电线圈具有一定厚度，导电线圈的厚度小于衬底的厚度；螺旋构型的导电线圈具有内端头和外端头；所述导电线圈的内端头和外端头分别通过贯穿衬底的导电通孔连接至衬底的背面。可选地，在衬底背面设有与导电通孔下端连接的线圈电连接端。更优地，所述导电线圈位于衬底正面结构的空腔中，导电线圈的走线之间，以及导电线圈外围一圈的衬底材料被去除；导电线圈与空腔底部的衬底保持连接。本发明实现了三维螺旋电感结构，还可以明显地提升电感性能。

Description

三维螺旋电感
技术领域
本发明涉及电感结构，尤其是涉及一种基于玻璃衬底的新型螺旋电感，属于集成无源器件领域。
背景技术
在无源器件领域中，采用集成电路的加工尺度与加工方法制作的无源器件称为集成无源器件。由于集成无源器件体积小，器件尺寸可以精确控制，以及易与有源电路集成的诸多优势成为无源器件发展的新趋势。
集成无源器件既可以与有源电路在同一块芯片上集成，构成系统级芯片；也可以单独作为无源器件模块，与其他有源器件模块在封装级或板级做系统集成。
但是，目前现有的集成无源器件的基材大多都是硅材料。受限于硅材料自身的特性与加工特点，基于硅衬底的集成无源器件衬底损耗较大；而且硅衬底的平面加工工艺使得集成无源器件只能是平面结构，极大限制了无源器件性能的发挥。
发明内容
本发明的目的克服现有技术中存在的不足，提供一种三维螺旋电感，可以明显地提升电感性能。本发明采用的技术方案是：
一种三维螺旋电感，包括衬底，在衬底的正面结构中，形成有立体螺旋构型的导电线圈；所述导电线圈具有一定厚度，导电线圈的厚度小于衬底的厚度；
螺旋构型的导电线圈具有内端头和外端头；所述导电线圈的内端头和外端头分别通过贯穿衬底的导电通孔连接至衬底的背面。
可选地，在衬底背面设有与导电通孔下端连接的线圈电连接端。
更优地，所述导电线圈位于衬底正面结构的空腔中，导电线圈的走线之间，以及导电线圈外围一圈的衬底材料被去除；导电线圈底部与空腔底部的衬底保持连接，
或导电线圈部分埋于衬底正面结构的空腔底部的衬底中。
进一步地，在衬底的正面设有盖帽，所述盖帽封闭住所述空腔。
更进一步地，盖帽的材料为金属、陶瓷、硅、玻璃或者环氧树脂。
更进一步地，盖帽与衬底的连接方式为胶粘接、阳极键合或者玻璃融合。
更进一步地，空腔内保持真空。
进一步地，衬底的材料为玻璃、陶瓷或它们的混合物。
进一步地，导电线圈的螺旋构型为方形，六角形，八角形或圆形。
本发明的优点在于：
1）采用绝缘性能优异的玻璃作为电感衬底，可以在电感工作时杜绝衬底损耗。
2）采用玻璃槽体内形成由导电材料构成的立体螺旋线圈和导电通孔制作三维螺旋电感，可以明显地提升电感性能。
3）在立体螺旋线圈的走线之间采用空气/真空作为介质，可以提高电感的Q值，明显地提升电感性能。
附图说明
图1为本发明的平面示意图。
图2为图1的A-A向剖视图。
图3为增加了盖帽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供的三维螺旋电感，如图1和图2所示，包括玻璃衬底1，在衬底1的正面结构中，形成有立体螺旋构型的导电线圈2；所述导电线圈2具有一定厚度，导电线圈2的厚度小于衬底1的厚度；导电线圈2的圈数，以及厚度根据需要的电感量在实际制作中确定。
螺旋构型的导电线圈2具有内端头201和外端头202；所述导电线圈2的内端头201和外端头202均通过贯穿衬底1的导电通孔3连接至衬底1的背面；
为了方便该电感与外部电路连接，在衬底1背面设有与导电通孔3下端连接的焊盘，形成线圈电连接端4。
导电线圈2的螺旋构型除了图1中所示的方形，还可以是六角形，八角形或圆形等。
玻璃衬底1的可以是玻璃，蓝宝石或陶瓷材料以及它们的混合物。
为提高电感性能，将导电线圈2的走线之间，以及导电线圈2外围一圈的衬底1材料去除，形成空腔5；导电线圈2位于衬底正面结构的空腔5中，导电线圈2底部与空腔5底部的衬底1保持连接，或者当空腔5的深度小于导线线圈2厚度时，导电线圈2部分埋于空腔5底部的衬底1中。
还可以进一步在衬底1的正面设置盖帽6，所述盖帽6封闭住所述空腔5。
以下简单介绍下三维螺旋电感的制作过程：
步骤S1，提供玻璃衬底1，在衬底1的正面通过刻蚀的方法形成螺旋构型的槽体；槽体具有一定厚度，位于衬底1正面结构中，而非衬底表面；槽体的厚度小于衬底1的厚度；
步骤S2，然后在衬底1正面结构的槽体中填充导电金属，形成立体螺旋构型的导电线圈2；
步骤S3，在衬底1中先刻蚀孔（从背面刻蚀），然后在孔中填充导电金属，形成两个导电通孔3，导电通孔3将导电线圈2的内端头201和外端头202分别连接至衬底1的背面；
步骤S4，在衬底1正面通过刻蚀衬底1材料的方法，去除导电线圈2的走线之间，以及导电线圈2外围一圈的衬底1材料，形成空腔5；
空腔5的深度等于导电线圈2的厚度时，导电线圈2底部与空腔5底部的衬底1保持连接；
空腔5的深度小于导电线圈2的厚度时，导电线圈2部分埋于空腔5底部的衬底1中；
步骤S5，在衬底1的正面设置盖帽6以封闭空腔5；
盖帽6的材料可以为金属、陶瓷、硅、玻璃或者环氧树脂；
盖帽6与衬底1的连接方式为胶粘接、阳极键合或者玻璃融合；
此步骤可在真空环境中进行，这样空腔5内可保持真空，可进一步提高导电线圈2的Q值；
步骤S6，在衬底1背面制作焊盘或焊球，与导电通孔3下端连接，形成线圈电连接端4。

Claims (9)

1.一种三维螺旋电感，包括衬底(1)，其特征在于：
在衬底(1)的正面结构中，形成有立体螺旋构型的导电线圈(2)；所述导电线圈(2)的厚度小于衬底(1)的厚度；
螺旋构型的导电线圈(2)具有内端头(201)和外端头(202)；所述导电线圈(2)的内端头(201)和外端头(202)分别通过贯穿衬底(1)的导电通孔(3)连接至衬底(1)的背面。
2.如权利要求1所述的三维螺旋电感，其特征在于：
在衬底(1)背面设有与导电通孔(3)下端连接的线圈电连接端(4)。
3.如权利要求1或2所述的三维螺旋电感，其特征在于：
所述导电线圈(2)位于衬底正面结构的空腔(5)中，导电线圈(2)的走线之间，以及导电线圈(2)外围一圈的衬底(1)材料被去除；导电线圈(2)底部与空腔(5)底部的衬底(1)保持连接，
或导电线圈(2)部分埋于衬底正面结构的空腔(5)底部的衬底(1)中。
4.如权利要求3所述的三维螺旋电感，其特征在于：
在衬底(1)的正面设有盖帽(6)，所述盖帽(6)封闭住所述空腔(5)。
5.如权利要求4所述的三维螺旋电感，其特征在于：
盖帽(6)的材料为金属、陶瓷、硅、玻璃或者环氧树脂。
6.如权利要求4所述的三维螺旋电感，其特征在于：
盖帽(6)与衬底(1)的连接方式为胶粘接、阳极键合或者玻璃融合。
7.如权利要求4所述的三维螺旋电感，其特征在于：
空腔(5)内保持真空。
8.如权利要求1或2所述的三维螺旋电感，其特征在于：
衬底(1)的材料为玻璃、陶瓷或它们的混合物。
9.如权利要求1或2所述的三维螺旋电感，其特征在于：
导电线圈(2)的螺旋构型为方形，六角形，八角形或圆形。
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