CN108461273B - 磁芯线圈及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁芯线圈的制备方法，包括如下步骤：1)制备底层导线；2)制备第一铜立柱层和第一绝缘层，其中第一绝缘层由第一光刻胶直接固化形成；3)制备磁芯导电层；4)制备第二铜立柱层、第二绝缘层、磁芯；5)制备第三铜立柱层、第三绝缘层，其中第三绝缘层由第三光刻胶直接固化形成；6)制备上层导线。本发明提供的磁芯线圈的制造方法，将三维图像分割为相互独立相互联系的二维的层结构，通过将磁芯线圈划分为多个相互独立且相互联系的层结构，通过简单的分层制造能够获得结构复杂的磁芯线圈，不需后续的刻蚀工艺，适合低成本的三维磁感线圈的制作。

Description

磁芯线圈及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子元器件领域，特别是涉及一种磁芯线圈及其制备方法。
背景技术
电子元器件的小型化是电子产品的小型化、微型化的前提，而电感器件如磁芯线圈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。
MEMS工艺是近些年兴起的制造工艺，其制作得到的微器件具有体积小、重量轻、集成度高、使用寿命长、易于大批量生产等优点。随着MEMS工艺的不断成熟，也有越来越多的磁芯线圈采用MEMS工艺制作。但是现有MEMS工艺制备得到的磁芯线圈工序种类繁多且工艺复杂，例如需要干法刻蚀等。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种制备工序简单的磁感线圈及其制作方法。
本发明提供一种磁芯线圈的制备方法，包括如下步骤：
1)制备底层导线；
2)制备第一铜立柱层和第一绝缘层，其中第一绝缘层由第一光刻胶直接固化形成；
3)制备磁芯导电层；
4)制备第二铜立柱层、第二绝缘层、磁芯，其中，所述制备第二绝缘层、第二铜立柱层、磁芯的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第二光刻胶、曝光、显影，同时制备得到所述第二铜立柱层、磁芯的图形，所述第二铜立柱层位置与所述第一铜立柱层的位置重合，所述磁芯的位置与所述磁芯导电层的位置重合；
通过电镀处理，在所述第二铜立柱层的图形上制备得到所述第二铜立柱层，在所述磁芯的图形上制备得到所述磁芯；
通过固化处理使第二光刻胶固化，形成所述第二绝缘层；
5)制备第三铜立柱层、第三绝缘层，其中第三绝缘层由第三光刻胶直接固化形成；
6)制备上层导线。
进一步地，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶为正性光刻胶。
进一步地，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶的固化处理的温度均为200℃～240℃，固化处理的时间为18min～22min。
进一步地，步骤2)所述制备第一绝缘层和第一铜立柱层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第一光刻胶、曝光、显影，制备得到所述第一铜立柱的图形；
通过电镀处理，在第一铜立柱的图形上制备得到所述第一铜立柱层；
通过固化处理使所述第一光刻胶固化，制备得到所述第一绝缘层。
进一步地，步骤5)所述制备第三绝缘层、第三铜立柱层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂所述第三光刻胶、曝光、显影，制备得到所述第三铜立柱层的图形，所述第三铜立柱层的位置与第一铜立柱层及第二铜立柱层的位置重合；
通过电镀处理，在所述第三铜立柱层的图形上制备得到所述第三铜立柱层；以及
通过固化处理使所述第三光刻胶固化，制备得到所述第三绝缘层。
进一步地，步骤3)所述制备磁芯导电层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第四光刻胶、曝光、显影，制备得到所述磁芯导电层的图形；
通过溅射处理，在所述磁芯导电层的图形上制备得到所述磁芯导电层；
通过剥离处理，去除所述第四光刻胶。
进一步地，所述溅射处理的具体过程包括：先在所述磁芯导电层的图形上溅射而形成一Cr金属层，再在Cr金属层的表面溅射而形成一Cu金属层，其中，所述Cr金属层和Cu金属层构成所述磁芯导电层。
本发明还提供一种采用上述方法制备得到的磁芯线圈，该磁芯线圈包括底层导线、绝缘层、铜立柱层、磁芯导电层、磁芯和上层导线，所述铜立柱层由第一铜立柱层、第二铜立柱层和第三铜立柱层构成，所述绝缘层由第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层构成，其中所述第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层分别由所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶直接固化处理得到。
进一步地，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶的材料均为正性光刻胶，具体地，均可选用AZ系列光刻胶。
进一步地，所述第一绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm、第二绝缘层的厚度为4.2μm～24μm、第三绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm。
本发明的有益效果：
本发明提供的磁芯线圈的制造方法，将三维的磁芯线圈分割为相互独立相互联系的二维层结构，通过简单的分层制造就能够获得结构复杂的磁芯线圈，不需后续的刻蚀工艺，适合制作低成本复杂图形的磁感线圈。
本发明可一次性光刻得到第二铜立柱层和磁芯的图形且两图形之间互不导通，后续可直接通过连续两次电镀得到第二铜立柱层和磁芯，制备方法简单。
此外，在磁感线圈的制备过程中，可直接通过固化光刻胶制备得到绝缘层，不需先将光刻胶剥离再沉积绝缘材料，避免了现有技术中需额外制作绝缘层的技术问题，能够大大提高制备效率，节约制作工序和成本。
附图说明
图1为本发明经步骤S1得到的磁芯线圈的底层导线的结构示意图；
图2为本发明经步骤S2得到的磁芯线圈的第一绝缘层、第一铜立柱层的结构示意图；
图3为本发明经步骤S3得到的磁芯线圈的磁芯导线层的结构示意图；
图4为本发明经步骤S4得到的磁芯线圈的第二铜立柱层、磁芯的图形的结构示意图；
图5为本发明经步骤S4得到的磁芯线圈的第二铜立柱层的结构示意图；
图6为本发明经步骤S4得到的磁芯线圈的磁芯的结构示意图；
图7为本发明经步骤S5得到的磁芯线圈的第三绝缘层、第三铜立柱层的结构示意图；
图8为本发明经步骤S6得到的磁芯线圈的上层导线的结构示意图；
图9为本发明制备得到的磁芯线圈的结构示意图。
其中，10表示基底；11表示底层导线；12表示第一铜立柱层，13表示第一绝缘层，14表示磁芯导电层，15表示第二光刻胶，16表示第二铜立柱层，17表示磁芯，18表示第三铜立柱层，19表示第三绝缘层，20表示上层导线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种磁芯线圈的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：制备底层导线；
步骤S2：制备第一铜立柱层和第一绝缘层，其中第一绝缘层由第一光刻胶直接固化形成；
步骤S3：制备磁芯导电层；
步骤S4：制备第二铜立柱层、第二绝缘层、磁芯，所述制备第二绝缘层、第二铜立柱层、磁芯的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第二光刻胶、曝光、显影，同时制备得到所述第二铜立柱层、磁芯的图形，所述第二铜立柱层位置和所述第一铜立柱层的位置重合，所述磁芯的位置与所述磁芯导电层的位置重合；
通过电镀处理，在所述第二铜立柱层的图形上制备得到所述第二铜立柱层，在所述磁芯的图形上制备得到所述磁芯；
通过固化处理使第二光刻胶固化，制备得到所述第二绝缘层；
步骤S5：制备第三铜立柱层、第三绝缘层，其中第三绝缘层由第三光刻胶直接固化形成；
步骤S6：制备上层导线。
参见图1，在步骤S1中，制备得到底层导线11的具体过程包括：S11，在基底10上，通过光刻处理旋涂第五光刻胶、曝光、显影，制备得到底层导线的图形；S12，通过溅射处理，在底层导线的图形上制备得到底层导线；S13，通过剥离处理，去除第五光刻胶。经过上述步骤，即可制备得到底层导线11。
在步骤S11中，第五光刻胶的旋涂厚度为1.3μm～3μm，曝光时间为5s～10s，显影45s～70s。考虑到得到的底层导线的图形的可靠性，还可在显影后进行烘烤处理，烘烤处理的温度为100℃～110℃，时间为1.3min～1.7min。
其中，第五光刻胶为正性光刻胶，主要由光敏感剂、树脂和有机溶剂构成，例如可选用AZ系列光刻胶。
在步骤S12中，溅射处理的具体过程包括：先在底层导线的图形上溅射而形成一Cr金属层，再在Cr金属层的表面溅射而形成一Cu金属层，其中，Cr金属层和Cu金属层构成磁芯导电层。形成的Cr金属层的厚度为Cu金属层的厚度为
在步骤S13中，剥离处理的具体过程为将基底浸泡在丙酮中去除第五光刻胶，其中剥离处理的温度为45℃～50℃，剥离处理的时间为13min～17min。其中基底可以为任何可用的基底，例如玻璃、树脂、蓝宝石等。考虑到成本和适用性，本发明优选玻璃基底。
参见图2，在步骤S2中，制备第一铜立柱层12和第一绝缘层的具体过程包括：S21，通过光刻处理，旋涂第一光刻胶13、曝光、显影，制备得到第一铜立柱层的图形；S22，通过电镀处理，在第一铜立柱的图形上制备得到所述第一铜立柱层12；S23，通过固化处理使第一光刻胶13固化，制备得到第一绝缘层。需要说明的是，在此步骤中，电镀处理和固化处理两个步骤没有严格的前后要求，即可先进行电镀处理也可先进行固化处理。在最终工序—电镀处理或固化处理后，第一铜立柱层和第一绝缘层的顶面平齐，保证后续各层可准确制造以及保证整个制备得到的磁芯线圈的各层之间紧密联系。
在步骤S21中，第一光刻胶13的旋涂厚度为1.3μm～3μm，曝光时间为5s～10s，显影45s～70s。考虑到得到的图形的可靠性，还可在显影后进行烘烤处理，烘烤处理的温度为100℃～110℃，时间为1.3min～1.7min。
进一步地，第一光刻胶的材料为正性光刻胶，主要由光敏感剂、树脂和有机溶剂构成，例如可选用AZ系列光刻胶。
在步骤S22中，考虑到光刻胶固化处理后的收缩量，电镀处理的电流密度为0.8A/dm2～1.2A/dm2，时间为0.8min～1.2min，电镀处理后得到的第一铜立柱层12的厚度为0.74μm～1.35μm。
在步骤S23中，所述固化处理的温度为200℃～240℃，固化处理的时间为18min～22min，本发明中设置上述参数的目的在于，经过固化处理，使光刻胶中的有机溶剂基本去除，得到性质改变后具有绝缘性的第一绝缘层。所述第一光刻胶经过固化后，第一光刻胶的收缩率大约为20％-30％，形成例如聚丙烯的绝缘材料。固化之后形成的第一绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm，能够起到良好的绝缘作用。需要说明的是，本发明中出现的厚度表示的是某层结构最厚处的厚度值。
考虑到固化的效率和效果，固化处理的温度优选220℃，时间为20min。通过直接将光刻胶固化，即可制备得到第一绝缘层13，避免了现有技术中需要将光刻胶剥离，且需额外制作绝缘层的技术问题，大大简化工艺制备流程。
参见图3，在步骤S3中，制备磁芯导电层14的具体过程包括：S31，通过光刻处理，旋涂第四光刻胶、曝光、显影，制备得到所述磁芯导电层的图形；S32，通过溅射处理，在所述磁芯导电层的图形上制备得到所述磁芯导电层14；S33，通过剥离处理，去除第四光刻胶。
在步骤S31中，第四光刻胶的旋涂厚度为1.3μm～3μm，曝光时间为3s～7s，显影45s～70s。考虑到得到的图形的可靠性，还可在显影后进行烘烤处理，烘烤处理的温度为100℃～110℃，时间为1.3min～1.7min。
其中，第四光刻胶的材料为正性光刻胶，主要由光敏感剂、树脂和有机溶剂构成，例如可选用AZ系列光刻胶。
在步骤S32中，溅射处理的磁芯导电层14包括底层Cr金属层和上层的Cu金属层，Cr金属层可增加金属层与第一绝缘层的粘附性。溅射处理过程中，先在磁芯导电层的图形上溅射而形成一Cr金属层，再在Cr金属层的表面溅射而形成一Cu金属层，其中，所述Cr金属层和Cu金属层构成所述磁芯导电层。其中，溅射完成后，Cr金属层的厚度为Cu金属层的厚度为
在步骤S33中，剥离处理的具体过程为将基底浸泡在丙酮中去除第四光刻胶，其中剥离处理的温度为45℃～50℃，剥离处理的时间为13min～17min。
参见图4至图6，在步骤S4中，制备第二铜立柱层、磁芯、第二绝缘层的具体过程包括：S41，通过光刻处理，旋涂第二光刻胶15、曝光、显影，同时制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形，其中第二铜立柱层位置和第一铜立柱层的位置重合，磁芯的位置与磁芯导电层的位置重合；S42，通过电镀处理，在第二铜立柱层的图形上制备得到第二铜立柱层16，在磁芯的图形上制备得到磁芯17；S43，通过固化处理使第二光刻胶15固化，制备得到所述第二绝缘层。需要说明的是，在此步骤中，电镀处理和固化处理两个步骤没有严格的前后要求，即可先进行电镀处理也可先进行固化处理。在最终工序—电镀处理或固化处理后，第二铜立柱层、磁芯、第二光刻胶的顶面平齐，以保证后续各层可准确制造以及保证制备得到的磁芯线圈的各层之间紧密联系。
在步骤S41中，在光刻处理后，同时制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形，不用二次光刻，减少工序的繁琐。其中，第二光刻胶的旋涂厚度为6μm～30μm，曝光时间为80s～100s，显影4.5min～5.5min。考虑到得到的图形的可靠性，还可在显影后进行烘烤处理，烘烤处理的温度为100℃～110℃，烘烤处理的时间为1.3min～1.7min。
进一步地，第二光刻胶的材料为正性光刻胶，主要由光敏感剂、树脂和有机溶剂构成，例如可选用AZ系列光刻胶。
在步骤S42中，在制备第二铜立柱层时，电镀的电流密度为0.8A/dm2～1.2A/dm2，电镀的时间13min～17min。该电流密度可与制备第一铜立柱层的相同，以提高整个铜立柱层的一致性。在制备磁芯时，电镀的电流密度为1.8A/dm2～2.2A/dm2，时间3min～5min。第二铜立柱层和磁芯的电镀顺序可以根据实际需要进行设置，即可先电镀第二铜立柱层，也可先电镀磁芯，两者之间相互不影响，因为本发明在光刻中设计了特殊的掩膜板，其中涉及铜立柱层和磁芯的区域互不导通，因此得到的铜立柱层和磁芯两者之间互不导通，在铜立柱层或磁芯任一者通电电镀时都不会影响另一者的电镀区域，即可同时光刻得到第二铜立柱层、磁芯层，再通过连续两次电镀同时得到第二铜立柱层、磁芯层。通过特殊掩膜版的设计，本发明在工序简单，极大提高了工作效率。
考虑到光刻胶固化处理后的收缩量，通过上述电镀处理后，制备得到的第二铜立柱16的厚度为4.2μm～21μm、磁芯17的厚度为4.14μm～20.87μm。
在步骤S43中，第二光刻胶固化处理的过程、工艺参数与第一光刻胶固化处理基本相同。本发明中设置上述参数的目的在于，经过固化处理，使第二光刻胶中的有机溶剂基本去除，得到性质改变后具有绝缘性的第二绝缘层。所述第二光刻胶经过固化后，形成例如聚丙烯的绝缘材料，第二光刻胶的收缩率大约为20％-30％。通过直接将第二光刻胶固化制备得到第二绝缘层17，避免了现有技术中需先将光刻胶剥离，再额外制作绝缘层的技术问题。固化之后形成的第二绝缘层的厚度为4.2μm～21μm，能够起到良好的绝缘作用。
参见图7，在步骤S5中，制备第三铜立柱层18、第三绝缘层19的具体过程包括：S51，通过光刻处理，旋涂第三光刻胶、曝光、显影，制备得到第三铜立柱层的图形，其中第三铜立柱层的位置与第一铜立柱层、第二铜立柱层的位置重合；S52，通过电镀处理，在第三铜立柱层的图形上制备得到第三铜立柱层18；S53，通过固化处理使第三光刻胶固化，制备得到第三绝缘层19。需要说明的是，在此步骤中，电镀处理和固化处理两个步骤没有严格的前后要求，即可先进行电镀处理也可先进行固化处理。在最终工序—电镀处理或固化处理后，第三铜立柱层和第三绝缘层的顶面平齐，保证后续各层可准确制造以及保证整个制备得到的磁芯线圈的各层之间紧密联系。
在步骤S51中，第三光刻胶的旋涂厚度为1.3μm～3μm，曝光时间为3s～7s，显影45s～70s。考虑到得到的图形的可靠性，还可在显影后进行烘烤处理，烘烤处理的温度为100℃～110℃，烘烤处理的时间为1.3min～1.7min。
进一步地，第三光刻胶的材料为正性光刻胶，主要由光敏感剂、树脂和有机溶剂构成，例如可选用AZ系列光刻胶。
在步骤S52中，电镀处理的电流密度与第一铜立柱层、第二铜立柱层的电流密度相同，都为0.8A/dm2～1.2A/dm2，以保证三个铜立柱层的一致性，电镀时间为0.8min～1.2min。考虑到光刻胶固化处理后的收缩量，电镀处理后得到的第三铜立柱层的厚度为1.4μm～1.8μm。当然，第三铜立柱层的厚度可与第一铜立柱层的厚度不相同，方便制作不同结构的磁感线圈。
在步骤S53中，所述固化处理的温度、时间与第一光刻胶的固化处理基本相同，当然也可根据电镀得到的第三铜立柱层的厚度进行调整。经过固化处理，光刻胶中的有机溶剂基本去除，可得到改性后具有绝缘性的第三绝缘层。所述第三光刻胶经过固化后，形成例如聚丙烯的绝缘材料，第三光刻胶的收缩率大约为20％-30％。通过直接将光刻胶固化，即可制备得到第三绝缘层，避免了现有技术中需要将光刻胶剥离，且需额外制作绝缘层的技术问题。固化之后形成的第三绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm，能够起到良好的绝缘作用。本发明中出现的厚度表示的是某层结构最厚处的厚度值。
参见图8，在步骤S6中，制备上层导线20的具体过程包括：
S61，通过光刻处理，旋涂第六光刻胶、曝光、显影，制备得到上层导线的图形；
S62，通过溅射处理，在上层导线的图形上制备得到上层导线20；
S63，通过剥离处理，去除第六光刻胶。
进一步地，参照底层导线的具体制备步骤，可利用底层导线的制备过程制备上层导线，使最终制备得到上层导线的厚度与底层导线的厚度相同。当然也可以选择不同的工艺参数，使底层导线和上层导线的厚度不相同，以方便制作不同结构的磁感线圈。优选地，为简化工序，其中第六光刻胶可选用与第五光刻胶相同的光刻胶材料。
进一步地，在步骤S1之前，还包括对基底10的清洗处理。清洗处理的具体过程为：(1)将基底10放置于第一混合溶液中清洗，然后用去离子水冲洗，其中第一混合溶液的组分包括硫酸和双氧水，其中硫酸:双氧水的配比为4:1，清洗时间为5min；(2)将基底10放置于第二混合溶液中清洗，然后用去离子水冲洗，其中第二混合溶液的组分包括氨水、双氧水、去离子水，其中氨水:双氧水:去离子水的配比为1:1:5的混合溶液，清洗时间为5min；(3)将基底10放置于第三混合溶液中清洗，然后用去离子水冲洗，其中第三混合溶液的组分包括盐酸、双氧水和去离子水，其中盐酸:双氧水:去离子水的配比为1:1:4，清洗时间为5min。
本发明提供的磁芯线圈的制造方法，将三维的磁芯线圈分割为相互独立相互联系的二维层结构，可根据实际需要调整各层的厚度，以通过简单的分层制造获得结构复杂的磁芯线圈，此外不需后续的刻蚀工艺，适合制作低成本复杂图形的磁感线圈。
而且，本发明在各层的制造过程中，只涉及简单且易操作的工序，例如光刻、溅射、电镀，且不需额外的干法刻蚀等工序，制备过程简单。
本发明可一次性光刻得到铜立柱层和磁芯的图形且两图形之间互不导通，后续可直接通过连续两次电镀得到第二铜立柱层和磁芯，制备工序少。
此外，在磁感线圈的制备过程中，可直接通过固化光刻胶制备得到绝缘层，不需先将光刻胶剥离再沉积绝缘材料，避免了现有技术中需额外制作绝缘层的技术问题，能够大大提高制备效率，节约制作工序和成本。
参见图9，本发明还提供一种磁芯线圈，其由上述的制备方法制备得到。该磁芯线圈包括底层导线、绝缘层、铜立柱层、磁芯导电层、磁芯(参见图9中间的环形部分)和上层导线。所述铜立柱层由第一铜立柱层、第二铜立柱层和第三铜立柱层构成。所述绝缘层由第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层构成。其中，所述第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层分别由所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶直接固化处理得到。本发明的磁芯线圈性能好、线圈导电性能好、磁场测量准确度高、分辨率高、稳定度强等特点。
以下，将结合具体的实施例对本发明的磁芯线圈的制备方法作进一步地说明。
实施例1
步骤S1：将玻璃片放置于体积比为4:1的硫酸与双氧水的第一混合溶液中，清洗5min；(2)将玻璃片放置于体积比为1:1:5的氨水、双氧水与去离子水的第二混合溶液，清洗5min；(3)将基底放置于体积比为1:1:4的盐酸、双氧水与去离子水的第三混合溶液中，清洗5min。
步骤S2：通过光刻处理，旋涂2.8μm的光刻胶、曝光7s、显影60s，该光刻胶为AZ5214，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到底层导线的图形。在底层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到底层导线。制备得到底层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于48℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
步骤S3：通过光刻处理，旋涂2.8μm的光刻胶AZ5214、曝光7s、显影60s，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到第一铜立柱层的图形。在第一铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.19μm的第一铜立柱层，电流密度为1A/dm2，电镀时间为1min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在220℃的温度下烘烤20min使光刻胶固化，得到第一绝缘层。
步骤S4：通过光刻处理，旋涂1.6μm的光刻胶、曝光5s、显影60s，该光刻胶为AZ5214，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到磁芯导电层的图形。在磁芯导线层的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到磁芯导电层。制备得到磁芯导电层后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于48℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
步骤S5：通过光刻处理，旋涂17μm的光刻胶、曝光90s、显影5min，该光刻胶为AZ4620，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形。在第二铜立柱层的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度1A/dm2，溅射15min，电镀得到11.9μm的第二铜立柱层。在磁芯的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度2A/dm2，电镀时间15min，电镀得到11.77μm的磁芯。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在220℃的温度下烘烤20min使光刻胶固化，得到厚度为11.9μm的第二绝缘层。
步骤S6：通过光刻处理，旋涂1.6μm的光刻胶、曝光5s、显影60s，该光刻胶为AZ5214，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到第三铜立柱层的图形。在第三铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.28μm的第三铜立柱层，电流密度为1A/dm2，电镀时间为1min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在220℃的温度下烘烤20min使光刻胶固化，得到厚度为1.28μm的第三绝缘层。
S7：通过光刻处理，旋涂2.8μm的光刻胶、曝光7s、显影60s，该光刻胶为AZ5214，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到上层导线的图形。在上层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到上层导线。制备得到上层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于48℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
S8：将制备得到的磁芯线圈进行划片处理，划片处理的转速为23000r/min，进给速度为5mm/min。
实施例2
步骤S1：将玻璃片放置于体积比为4:1的硫酸与双氧水的第一混合溶液中，清洗5min；(2)将玻璃片放置于体积比为1:1:5的氨水、双氧水与去离子水的第二混合溶液，清洗5min；(3)将基底放置于体积比为1:1:4的盐酸、双氧水与去离子水的第三混合溶液中，清洗5min。
步骤S2：通过光刻处理，旋涂1.3μm的光刻胶、曝光5s、显影45s，该光刻胶为AZ5218，然后在100℃下烘烤1.7min，制备得到底层导线的图形。在底层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到底层导线。制备得到底层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于45℃的丙酮中，浸泡时间为17min，去除光刻胶。
步骤S3：通过光刻处理，旋涂1.3μm的光刻胶、曝光5s、显影45s，该光刻胶为AZ5218，然后在110℃下烘烤1.7min，制备得到第一铜立柱层的图形。在第一铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一0.74μm的第一铜立柱层，电流密度为0.8A/dm2，电镀时间为1.2min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在200℃的温度下烘烤22min使光刻胶固化，得到厚度为0.74μm的第一绝缘层。
步骤S4：通过光刻处理，旋涂1.3μm的光刻胶、曝光3s、显影45s，该光刻胶为AZ5214，然后在110℃下烘烤1.3min，制备得到磁芯导电层的图形。在磁芯导线层的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到磁芯导电层。制备得到磁芯导电层后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于45℃的丙酮中，浸泡时间为17min，去除光刻胶。
步骤S5：通过光刻处理，旋涂6μm的光刻胶、曝光80s、显影4.5min，该光刻胶为AZ9620，然后在100℃下烘烤1.3min，制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形。在第二铜立柱层的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度0.8A/dm2，溅射17min，电镀得到4.2μm的第二铜立柱层。在磁芯的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度1.8A/dm2，电镀时间2.2min，电镀得到4.14μm的磁芯。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在200℃的温度下烘烤18min使光刻胶固化，得到厚度为4.2μm的第二绝缘层。
步骤S6：通过光刻处理，旋涂1.3μm的光刻胶、曝光3s、显影45s，该光刻胶为AZ5214，然后在100℃下烘烤1.3min，制备得到第三铜立柱层的图形。在第三铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.04μm的第三铜立柱层，电流密度为0.8A/dm2，电镀时间为0.8min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在200℃的温度下烘烤22min使光刻胶固化，得到厚度为1.04μm的第三绝缘层。
S7：通过光刻处理，旋涂2.6μm的光刻胶、曝光5s、显影45s，该光刻胶为AZ5218，然后在100℃下烘烤1.7min，制备得到上层导线的图形。在上层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到上层导线。制备得到上层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于48℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
S8：将制备得到的磁芯线圈进行划片处理，划片处理的转速为23000r/min，进给速度为5mm/min。
实施例3
步骤S1：将玻璃片放置于体积比为4:1的硫酸与双氧水的第一混合溶液中，清洗5min；(2)将玻璃片放置于体积比为1:1:5的氨水、双氧水与去离子水的第二混合溶液，清洗5min；(3)将基底放置于体积比为1:1:4的盐酸、双氧水与去离子水的第三混合溶液中，清洗5min。
步骤S2：通过光刻处理，旋涂3μm的光刻胶、曝光10s、显影70s，该光刻胶为AZ5200，然后在110℃下烘烤1.3min，制备得到底层导线的图形。在底层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到底层导线。制备得到底层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
步骤S3：通过光刻处理，旋涂3μm的光刻胶、曝光10s、显影70s，该光刻胶为AZ5200，然后在100℃下烘烤1.7min，制备得到第一铜立柱层的图形。在第一铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.35μm的第一铜立柱层，电流密度为1.2A/dm2，电镀时间为0.8min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在240℃的温度下烘烤18min使光刻胶固化，得到厚度为1.35μm的第一绝缘层。
步骤S4：通过光刻处理，旋涂3μm的光刻胶、曝光7s、显影70s，该光刻胶为AZ5214，然后在100℃下烘烤1.7min，制备得到磁芯导电层的图形。在磁芯导线层的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到磁芯导电层。制备得到磁芯导电层后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
步骤S5：通过光刻处理，旋涂30μm的光刻胶、曝光100s、显影5.5min，该光刻胶为AZ4620，然后在110℃下烘烤1.7min，制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形。在第二铜立柱层的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度1.2A/dm2，溅射13min，电镀得到21μm的第二铜立柱层。在磁芯的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度2.2A/dm2，电镀时间3min，电镀得到19.95μm的磁芯。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在240℃的温度下烘烤18min使光刻胶固化，得到厚度为19.95μm的第二绝缘层。
步骤S6：通过光刻处理，旋涂3μm的光刻胶、曝光7s、显影70s，该光刻胶为AZ5214，然后在110℃下烘烤1.3min，制备得到第三铜立柱层的图形。在第三铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一2.4μm的第三铜立柱层，电流密度为1.2A/dm2，电镀时间为1.2min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在240℃的温度下烘烤18min使光刻胶固化，得到厚度为2.4μm的第三绝缘层。
步骤S7：通过光刻处理，旋涂3μm的光刻胶、曝光10s、显影70s，该光刻胶为AZ5200，然后在110℃下烘烤1.3min，制备得到上层导线的图形。在上层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到上层导线。制备得到上层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
S8：将制备得到的磁芯线圈进行划片处理，划片处理的转速为23000r/min，进给速度为5mm/min。
实施例4
步骤S1：将玻璃片放置于体积比为4:1的硫酸与双氧水的第一混合溶液中，清洗5min；(2)将玻璃片放置于体积比为1:1:5的氨水、双氧水与去离子水的第二混合溶液，清洗5min；(3)将基底放置于盐酸:双氧水:去离子水的体积比为1:1:4的第三混合溶液中，清洗5min。
步骤S2：通过光刻处理，旋涂2μm的光刻胶、曝光8s、显影55s，该光刻胶为AZ5218，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到底层导线的图形。在底层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到底层导线。制备得到底层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
步骤S3：通过光刻处理，旋涂2μm的光刻胶、曝光8s、显影55s，该光刻胶为AZ5218，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到第一铜立柱层的图形。在第一铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.18μm的第一铜立柱层，电流密度为0.9A/dm2，电镀时间为1.1min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在210℃的温度下烘烤19min使光刻胶固化，得到厚度为1.18μm的第一绝缘层。
步骤S4：通过光刻处理，旋涂1.2μm的光刻胶、曝光4s、显影55s，该光刻胶为AZ5214，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到磁芯导电层的图形。在磁芯导线层的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到磁芯导电层。制备得到磁芯导电层后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
步骤S5：通过光刻处理，旋涂20μm的光刻胶、曝光100s、显影5.5min，该光刻胶为AZ4620，然后在108℃下烘烤1.6min，制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形。在第二铜立柱层的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度为0.9A/dm2，溅射16min，电镀得到14μm的第二铜立柱层。在磁芯的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度1.9A/dm2，电镀时间6min，电镀得到13.92μm的磁芯。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在210℃的温度下烘烤19min使光刻胶固化，得到厚度为13.92μm的第二绝缘层。
步骤S6：通过光刻处理，旋涂1.475μm的光刻胶、曝光4s、显影55s，该光刻胶为AZ5214，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到第三铜立柱层的图形。在第三铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.18μm的第三铜立柱层，电流密度为0.9A/dm2，电镀时间为1.2min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在210℃的温度下烘烤19min使光刻胶固化，得到厚度为1.18μm的第三绝缘层。
步骤S7：通过光刻处理，旋涂2μm的光刻胶、曝光8s、显影55s，该光刻胶为AZ5218，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到上层导线的图形。在上层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到上层导线。制备得到上层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
S8：将制备得到的磁芯线圈进行划片处理，划片处理的转速为23000r/min，进给速度为5mm/min。
实施例5
步骤S1：将玻璃片放置于体积比为4:1的硫酸与双氧水的第一混合溶液中，清洗5min；(2)将玻璃片放置于体积比为1:1:5的氨水、双氧水与去离子水的第二混合溶液，清洗5min；(3)将基底放置于体积比为1:1:4的盐酸、双氧水与去离子水的第三混合溶液中，清洗5min。
步骤S2：通过光刻处理，旋涂2.2μm的光刻胶、曝光7s、显影60s，该光刻胶为AZ5200，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到底层导线的图形。在底层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到底层导线。制备得到底层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
步骤S3：通过光刻处理，旋涂2.4μm的光刻胶、曝光7s、显影60s，该光刻胶为AZ5200，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到第一铜立柱层的图形。在第一铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一0.975μm的第一铜立柱层，电流密度为1A/dm2，电镀时间为1min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在230℃的温度下烘19min使光刻胶固化，得到厚度为0.975μm的第一绝缘层。
步骤S4：通过光刻处理，旋涂1.7μm的光刻胶、曝光6s、显影55s，该光刻胶为AZ5214，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到磁芯导电层的图形。在磁芯导线层的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到磁芯导电层。制备得到磁芯导电层后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于48℃的丙酮中，浸泡时间为15min，去除光刻胶。
步骤S5：通过光刻处理，旋涂26μm的光刻胶、曝光95s、显影5min，该光刻胶为AZ9620，然后在102℃下烘烤1.4min，制备得到第二铜立柱层、磁芯的图形。在第二铜立柱层的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度1A/dm2，溅射15min，电镀得到18.2μm的第二铜立柱层。在磁芯的图形上，通过电镀处理，设定电镀参数：电流密度2A/dm2，电镀时间5min，电镀得到18.2μm的磁芯。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在230℃的温度下烘烤19min使光刻胶固化，得到厚度为18.2μm的第二绝缘层。
步骤S6：通过光刻处理，旋涂1.22μm的光刻胶、曝光6s、显影55s，该光刻胶为AZ5214，然后在108℃下烘烤1.4min，制备得到第三铜立柱层的图形。在第三铜立柱层的图形上，通过电镀处理，电镀一1.22μm的第三铜立柱层，电流密度为1A/dm2，电镀时间为1.2min。在电镀处理完成后，通过固化处理，将剩余的光刻胶在230℃的温度下烘烤19min使光刻胶固化，得到厚度为0.975μm的第三绝缘层。
步骤S7：通过光刻处理，旋涂2μm的光刻胶、曝光7s、显影60s，该光刻胶为AZ5200，然后在105℃下烘烤1.5min，制备得到上层导线的图形。在上层导线的图形上，通过溅射处理，先溅射的Cr金属层，在溅射的Cu金属层，制备得到上层导线。制备得到上层导线后，通过剥离处理，将玻璃片浸泡于50℃的丙酮中，浸泡时间为13min，去除光刻胶。
S8：将制备得到的磁芯线圈进行划片处理，划片处理的转速为23000r/min，进给速度为5mm/min。
上述实施例的制备方法制备得到的磁芯线圈均具有良好的性能、线圈导电性能好、磁场测量准确度高、分辨率高、稳定度强等特点，且制作过程中的各步骤简单易操作，不需要额外的干法刻蚀等步骤。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种磁芯线圈的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备底层导线；
2)制备第一铜立柱层和第一绝缘层，其中第一绝缘层由第一光刻胶直接固化形成；
3)制备磁芯导电层；
4)制备第二铜立柱层、第二绝缘层和磁芯，其中，所述制备第二绝缘层、第二铜立柱层和磁芯的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第二光刻胶、曝光、显影，同时制备得到所述第二铜立柱层的图形和磁芯的图形，所述第二铜立柱层的位置与所述第一铜立柱层的位置重合，所述磁芯的位置与所述磁芯导电层的位置重合；
通过电镀处理，在所述第二铜立柱层的图形上制备得到所述第二铜立柱层，在所述磁芯的图形上制备得到所述磁芯；
通过固化处理使第二光刻胶固化，形成所述第二绝缘层；
5)制备第三铜立柱层和第三绝缘层，其中第三绝缘层由第三光刻胶直接固化形成；
6)制备上层导线。
2.根据权利要求1所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶均为正性光刻胶。
3.根据权利要求1所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶的固化处理的温度均为200℃～240℃，固化处理的时间为18min～22min。
4.根据权利要求1所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，步骤2)所述制备第一绝缘层和第一铜立柱层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第一光刻胶、曝光、显影，制备得到所述第一铜立柱层的图形；
通过电镀处理，在第一铜立柱的图形上制备得到所述第一铜立柱层；
通过固化处理使所述第一光刻胶固化，制备得到所述第一绝缘层。
5.根据权利要求1所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，步骤5)所述制备第三绝缘层和第三铜立柱层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂所述第三光刻胶、曝光、显影，制备得到所述第三铜立柱层的图形，所述第三铜立柱层的位置与第一铜立柱层及第二铜立柱层的位置重合；
通过电镀处理，在所述第三铜立柱层的图形上制备得到所述第三铜立柱层；以及
通过固化处理使所述第三光刻胶固化，制备得到所述第三绝缘层。
6.根据权利要求1所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，步骤3)所述制备磁芯导电层的具体过程包括：
通过光刻处理，旋涂第四光刻胶、曝光、显影，制备得到所述磁芯导电层的图形；
通过溅射处理，在所述磁芯导电层的图形上制备得到所述磁芯导电层；
通过剥离处理，去除所述第四光刻胶。
7.根据权利要求6所述的磁芯线圈的制备方法，其特征在于，所述溅射处理的具体过程包括：先在所述磁芯导电层的图形上溅射而形成一Cr金属层，再在Cr金属层的表面溅射而形成一Cu金属层，其中，所述Cr金属层和Cu金属层构成所述磁芯导电层。
8.一种采用如权利要求1～7中任一项的制备方法制备得到的磁芯线圈，其特征在于，该磁芯线圈包括底层导线、绝缘层、铜立柱层、磁芯导电层、磁芯和上层导线，所述铜立柱层由第一铜立柱层、第二铜立柱层和第三铜立柱层构成，所述绝缘层由第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层构成，其中所述第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层分别由所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶直接固化处理得到。
9.根据权利要求8所述的磁芯线圈，其特征在于，所述第一光刻胶、第二光刻胶、第三光刻胶均为正性光刻胶。
10.根据权利要求8所述的磁芯线圈，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm、第二绝缘层的厚度为4.2μm～21μm、第三绝缘层的厚度为1.04μm～2.4μm。
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