CN109087790A - 铰接式直接安装电感器及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铰接式直接安装电感器及相关系统和方法。形成线圈部。第一铰接部从线圈部延伸。第一安装结构从第一铰接部延伸。第一安装结构包括第一安装区域，第一安装区域被构造成安装为与第一电气组件的端子接触。第一铰接部和第一安装结构被构造成，将第一安装区域定位在从线圈部发出的强电磁场之外的位置处。第二铰接部从线圈部延伸。第二安装结构从第二铰接部延伸。第二安装结构包括第二安装区域，第二安装区域被构造成安装为与第二电气组件的端子接触。第二铰接部和第二安装结构被构造成，将第二安装区域定位在从线圈部发出的强电磁场之外的位置处。

Description

铰接式直接安装电感器及相关系统和方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造。

背景技术

在各种半导体制作处理中，射频功率被传输到处理室以产生等离子体和/或产生偏置电压和/或产出一些其他所需效果。射频功率由射频电源产生，并且经过路线上的阻抗匹配系统传输到处理室。一般而言，阻抗匹配系统被构造成确保由射频电源看到的负载阻抗足够接近射频电源被设计所针对的负载阻抗，从而射频功率将被有效地传输到处理室，而没有不可接受的射频信号反射和/或损失。射频功率经过阻抗匹配系统的传输可以导致阻抗匹配系统内的组件加热，这必须被管理以避免热力引起的损害。就是在这种背景下在本文内出现本发明。

发明内容

在示例性实施方式中，公开了一种铰接式直接安装电感器。铰接式直接安装电感器包括导电材料的线圈部。铰接式直接安装电感器还包括从线圈部延伸的导电材料的第一铰接部。铰接式直接安装电感器还包括从第一铰接部延伸的导电材料的第一安装结构。第一安装结构包括第一安装区域，第一安装区域被构造成安装为与第一电气组件的端子物理且电气地接触。第一铰接部和第一安装结构被共同构造成，将第一安装区域定位在当射频功率经过铰接式直接安装电感器传输时从线圈部发出的强电磁场之外的位置处。铰接式直接安装电感器还包括从线圈部延伸的导电材料的第二铰接部。铰接式直接安装电感器还包括从第二铰接部延伸的导电材料的第二安装结构。第二安装结构包括第二安装区域，第二安装区域被构造成安装为与第二电气组件的端子物理且电气地接触。第二铰接部和第二安装结构被共同构造成，将第二安装区域定位在当射频功率经过铰接式直接安装电感器传输时从线圈部发出的强电磁场之外的位置处。

在示例性实施方式中，公开了一种方法，其用于构造阻抗匹配系统。该方法包括提供铰接式直接安装电感器，该铰接式直接安装电感器被构造成直接连接到至少两个电气组件，该至少两个电气组件在当射频功率经过铰接式直接安装电感器传输时从铰接式直接安装电感器的线圈部发出的强电磁场之外的相应位置处。该铰接式直接安装电感器包括从线圈部延伸到第一安装部的第一铰接部。该铰接式直接安装电感器还包括从线圈部延伸到第二安装结构的第二铰接部。该方法还包括直接将铰接式直接安装电感器连接到至少两个电气组件。

在示例性实施方式中，公开了一种方法，其用于制造铰接式直接安装电感器。该方法包括将平面形式的铰接式直接安装电感器整体布局在导电材料的平面片上。平面形式的铰接式直接安装电感器包括矩形区域，和位于矩形区域的第一端处的第一安装结构区域，以及位于矩形区域的第二端处的第二安装结构区域。该方法还包括将平面形式的铰接式直接安装电感器整体从导电材料的平面片切出。该方法还包括将平面形式的铰接式直接安装电感器的矩形区域的一部分缠绕在芯部形成结构周围，以形成螺旋形线圈部。该方法还包括从螺旋形线圈部内去除芯部形成结构。该方法还包括弯曲在螺旋形线圈部和第一安装结构区域之间的平面形式的铰接式直接安装电感器的一部分，以形成第一铰接部。该方法还包括弯曲在螺旋形线圈部和第二安装结构区域之间的平面形式的铰接式直接安装电感器的一部分，以形成第二铰接部。第一铰接部和第二铰接部形成为使得能够分别将第一安装结构和第二安装结构连接到铰接式直接安装式电感器直接接合到的电气组件。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：

1.一种铰接式直接安装电感器，其包含：

导电材料的线圈部；

所述导电材料的第一铰接部，所述第一铰接部从所述线圈部延伸；

所述导电材料的第一安装结构，所述第一安装结构从所述第一铰接部延伸，所述第一安装结构包括第一安装区域，所述第一安装区域被构造成安装为与第一电气组件的端子物理且电气地接触，其中，所述第一铰接部和所述第一安装结构被共同构造成，将所述第一安装区域定位在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述线圈部发出的强电磁场之外的位置处；

所述导电材料的第二铰接部，所述第二铰接部从所述线圈部延伸；以及

所述导电材料的第二安装结构，所述第二安装结构从所述第二铰接部延伸，所述第二安装结构包括第二安装区域，所述第二安装区域被构造成安装为与第二电气组件的端子物理且电气地接触，其中，所述第二铰接部和所述第二安装结构被共同构造成，将所述第二安装区域定位在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述线圈部发出的所述强电磁场之外的位置处；

2.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一电气组件是第一可变电容器，并且其中，所述第二电气组件是第二可变电容器。

3.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述导电材料是铜、铝和导电合金中的一种或更多种。

4.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一铰接部包括第一枢转区段，所述第一枢转区段被构造成相对于所述线圈部的中心线的方位平移所述第一安装结构的方位。

5.如条款4所述的铰接式直接安装电感器，其中，与所述第一铰接部中的弯曲部组合的所述第一枢转区段将所述第一安装结构定向在笛卡尔坐标系的x-y平面中，而所述线圈部的中心线定向在所述笛卡尔坐标系的z方向上。

6.如条款4所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第二铰接部包括第二枢转区段，所述第二枢转区段被构造成相对于所述线圈部的所述中心线的方位平移所述第二安装结构的方位。

7.如条款6所述的铰接式直接安装电感器，其中，与所述第二铰接部中的弯曲部组合的所述第一枢转区段将所述第一安装结构定向在笛卡尔坐标系的x-y平面中，而所述线圈部的中心线定向在所述笛卡尔坐标系的z方向上，并且其中，所述第二枢转区段将所述第二安装结构定向在所述笛卡尔坐标系的所述x-y平面中。

8.如条款6所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一枢转区段被定位成足够远离所述线圈部的所述中心线，以确保所述第一枢转区段相对于所述线圈部的几何变化不会导致所述线圈部所产生的电感中的不利扰动，其中，所述第二枢转区段被定位成足够远离所述线圈部的所述中心线，以确保所述第二枢转区段相对于所述线圈部的几何变化不会导致所述线圈部所产生的电感中的不利扰动。

9.如条款6所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一枢转区段和所述第二枢转区段两者都位于当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述线圈部发出的强电磁场之外。

10.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述线圈部包括围绕芯部区域的多匝所述导电材料。

11.如条款10所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述芯部区域的直径在从大约0.5英寸延伸到大约20英寸的范围内。

12.如条款10所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述芯部区域是空的。

13.如条款10所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述线圈部的匝数在从1延伸到10的范围内。

14.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述线圈部的相邻匝以分离距离彼此分离，在所述相邻匝的相对侧表面之间垂直地测量所述分离距离，其中，所述分离距离在从大约0.125英寸延伸到大约1英寸的范围内。

15.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述线圈部具有由厚度和宽度限定的矩形横截面，其中，所述厚度在从大约0.032英寸延伸到大约0.25英寸的范围内，并且其中，所述宽度在从大约0.125英寸延伸到大约1.5英寸的范围内。

16.如条款1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一安装结构包括多个安装区域，所述多个安装区域被构造成分别安装为与第一套多个电气组件的端子物理且电气地接触。

17.如条款16所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第二安装结构包括多个安装区域，所述多个安装区域被构造成分别安装为与第二套多个电气组件的端子物理且电气地接触。

18.如条款17所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一套多个电气组件包括两个可变电容器，并且其中，所述第二套多个电气组件包括两个可变电容器。

19.一种用于构造阻抗匹配系统的方法，其包含：

提供铰接式直接安装电感器，所述铰接式直接安装电感器被构造成直接连接到至少两个电气组件，所述至少两个电气组件在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述铰接式直接安装电感器的线圈部发出的强电磁场之外的相应位置处，其中，所述铰接式直接安装电感器包括从所述线圈部延伸到第一安装部的第一铰接部，并且其中，所述铰接式直接安装电感器包括从所述线圈部延伸到第二安装结构的第二铰接部；并且

直接将所述铰接式直接安装电感器连接到所述至少两个电气组件。

20.一种用于制造铰接式直接安装电感器的方法，其包含：

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器整体布置在导电材料的平面片上，其中，平面形式的所述铰接式直接安装电感器包括矩形区域，和位于所述矩形区域的第一端处的第一安装结构区域，以及位于所述矩形区域的第二端处的第二安装结构区域；

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器整体从导电材料的所述平面片切出；

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器的所述矩形区域的一部分缠绕在芯部形成结构周围，以形成螺旋形线圈部；

从所述螺旋形线圈部内去除所述芯部形成结构；

弯曲平面形式的所述铰接式直接安装电感器的在所述螺旋形线圈部和所述第一安装结构区域之间的部分，以形成第一铰接部；并且

弯曲平面形式的所述铰接式直接安装电感器的在所述螺旋形线圈部和所述第二安装结构区域之间的部分，以形成第二铰接部；并且

其中，所述第一铰接部和所述第二铰接部形成为使得能够分别将所述第一安装结构和所述第二安装结构连接到所述铰接式直接安装式电感器直接接合到的电气组件。

从以下结合以示例方式图示本发明的附图的详细描述中，本发明的其它方面和优点将变得更加显然。

附图说明

图1A示出了根据本发明一些实施方式的CCP处理室的示例性竖直横截面示图。

图1B示出了根据本发明一些实施方式的ICP处理室的示例性竖直横截面示图。

图1C示出了根据本发明一些实施方式的示例性阻抗匹配系统的构造。

图1D示出了可变电容器和电感器区域的示例性配置，其包括射频信号源输入端子。

图1E示出了经过连接带在可变电容器的第二端子与常规电感器的第一端处的第一连接区域之间的机械/电气连接的更近视图。

图1F示出了经过连接带在常规电感器的第二连接区域与可变电容器的第一端子和可变电容器的第一端子中的每一个之间的机械/电气连接的更近视图。

图1G示出了常规电感器的等距视图。

图1H示出了在缠绕到线圈中以形成常规电感器之前的大致矩形的导电材料的构造。

图1I示出了带有线条的常规电感器，线条描绘了通过经由常规电感器传输射频信号所产生的强电磁场。

图2A示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器的等距视图，该铰接式直接安装电感器被构造成解决与位于高电磁场内的紧固件相关的过热问题。

图2B示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器的俯视图。

图2C示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器的侧视图。

图3A示出了根据本发明一些实施方式的连接到四个可变电容器的图2A的示例性铰接式直接安装电感器。

图3B示出了根据本发明一些实施方式的图3A的构造，其中可变电容器和对应的控制马达及相关的机械连杆被去除以揭示安装区域。

图4示出了根据本发明一些实施方式的被构造成连接到三个可变电容器的铰接式直接安装电感器的示例。

图5示出了根据本发明一些实施方式的被构造成连接到两个可变电容器的铰接式直接安装电感器的另一示例。

图6示出了根据本发明一些实施方式的用于构造阻抗匹配系统的方法的流程图。

图7示出了根据本发明一些实施方式的用于制造铰接式直接安装电感器的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了许多具体细节。然而，对于本领域技术人员而言，显然，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明。在其它实例中，为了不要不必要地模糊本发明，众所周知的处理操作没有被详细描述。

在半导体行业中，半导体衬底可以在各种类型的等离子体室中进行制作操作，诸如电容耦合等离子体(CCP)处理室和电感耦合等离子体(ICP)等离子体处理室。图1A示出了根据本发明一些实施方式的CCP处理室101的示例性竖直横截面示图。CCP处理室101限定处理体积，在该处理体积内，等离子体123产生为暴露于衬底105，以受控方式影响对衬底105的改变。在各种制作处理中，对衬底105的改变可以是衬底105上的材料或表面条件的改变。例如，在各种制造处理中，对衬底105的改变可以包括从衬底105蚀刻材料、在衬底105上沉积材料、或修改存在于衬底105上的材料中的一个或一个以上。

在一些实施方式中，衬底105是进行制作过程的半导体晶片。然而，应当理解，在各种实施方式中，衬底105基本上可以是经受基于等离子体的制作处理的任何类型的衬底。例如，在一些实施方式中，这里使用的术语衬底105可以指由蓝宝石、GaN、GaAs或SiC或者其他衬底材料形成的衬底，并且可以包括玻璃面板/衬底、金属箔、金属片、聚合物材料之类。而且，在各种实施方式中，这里所指的衬底105可以在形式、形状和/或尺寸上变化。例如，在一些实施方式中，这里所指的衬底105可对应于200mm(毫米)的半导体晶片、300mm的半导体晶片或450mm的半导体晶片。而且，在一些实施方式中，这里所指的衬底105可以对应于非圆形衬底，尤其是诸如用于平板显示的矩形衬底之类。

在各种实施方式中，为了影响衬底105上材料或表面条件的改变，CCP处理室101通过使一种或一种以上处理气体流动到处理体积中并且通过将射频功率施加到一种或一种以上处理气体以将一种或一种以上处理气体转变成暴露于衬底105的等离子体123而操作。CCP处理室101包括衬底支撑结构103，在处理操作期间，衬底105定位且被支撑在衬底支撑结构103上。在一些实施方式中，电极107布置在衬底支撑结构103内以准备经过处理体积从电极107传输射频功率以产生等离子体123。电极107被连接以经过射频电源结构109接收射频功率，射频电源结构109通过一个或一个以上阻抗匹配系统113连接到一个或一个以上射频信号发生器111。匹配系统113包括电容器和电感器的配置，其被构造成确保由射频信号发生器111在射频电源结构109处遇到的阻抗足够接近射频信号发生器111被设计以操作所针对的负载阻抗，从而由射频信号发生器111产生和传输的射频信号将以有效方式被传输到处理体积中，即没有不可接受的反射。

而且，在一些实施方式中，还可以设置上电极115。在各种实施方式中，上电极115可以设置电接地电极，或者可以被用以将射频功率传输到处理体积中。在一些实施方式中，上电极115被连接以经过射频电源结构117接收射频功率，射频电源结构117通过一个或一个以上阻抗匹配系统119连接到一个或一个以上射频信号发生器121。匹配系统119包括电容器和电感器的配置，其被构造成确保由射频信号发生器121在射频电源结构117处遇到的阻抗足够接近射频信号发生器121被设计以操作所针对的负载阻抗，从而由射频信号发生器121产生和传输的射频信号将以有效方式被传输到处理体积中，即，没有不可接受的反射。

图1B示出了根据本发明的一些实施方式的ICP处理室151的示例性竖直横截面示图。ICP处理室还可以指的是变压器耦合等离子体(TCP)处理室。为了易于这里讨论，ICP处理室将被用以指ICP和TCP处理室。ICP处理室151限定处理体积，在该处理体积内，等离子体123产生为暴露于衬底105，以便以受控方式影响对衬底105的改变。在各种制作处理中，对衬底105的改变可以是衬底105上的材料或表面条件的改变。例如，在各种制造处理中，对衬底105的改变可以包括从衬底105蚀刻材料、在衬底105上沉积材料、或修改存在于衬底105上的材料中的一者或一者以上。

应当理解，ICP处理室150可以是任何类型的ICP处理室，其中，射频信号从布置在ICP处理室151之外的线圈155传输到ICP处理室151内的处理气体，以在ICP处理室151内产生等离子体123。设置上窗口结构153，以允许射频信号从线圈155经过上窗口结构153传输并且传输到ICP处理室151的处理体积中。为了影响衬底105上材料或表面条件的改变，ICP处理室150通过使一种或一种以上处理气体流动到处理体积中并且通过将射频功率从线圈155施加到一种或一种以上处理气体以将一种或一种以上处理气体转变成暴露于衬底105的等离子体123而操作。线圈155布置在上窗口结构153上方。在图1B的示例中，线圈155形成为径向线圈组装件，其中，线圈155的阴影部分转入附图页面，并且线圈155的没有阴影部分转出附图页面。然而，应当理解，在其他实施方式中，线圈155基本上可以是适用于射频功率经过上窗口结构153传输并且传输到等离子体处理体积中的任何构造。在各种实施方式中，根据提供射频信号经过上窗口结构153到处理体积中的必要传输的需要，线圈155可以具有任何匝数和任何横截面尺寸和形状(圆形、椭圆形、矩形、梯形等)。

线圈155通过一个或一个以上匹配系统159经过射频电源结构161连接到一个或一个以上射频信号发生器157。匹配系统159包括电容器和/或电感器的配置，其被构造成确保由射频信号发生器157在线圈155处看到的阻抗足够接近射频信号发生器157被设计以操作所针对的负载阻抗，从而由主要射频信号发生器157供给到线圈155的射频信号将以有效方式被传输到处理体积中，即，没有不可接受的反射。而且，在一些实施方式中，ICP处理室151可以包括电极107、射频电源结构109、匹配系统113和射频信号发生器111，如之前关于图1A所描述的。

图1C示出了根据本发明的一些实施方式的示例性阻抗匹配系统170的构造。示例性阻抗匹配系统170可以被用于图1A和1B中示出的任何匹配系统119,113,159。阻抗匹配系统170包括电子件区域171，电子件区域171包括用于控制可变电容器的设定的控制板、线缆和伺服马达。阻抗匹配系统170还包括可变电容器/电感器区域173，可变电容器/电感器区域173包括被定位且被连接成由电子件区域171内的伺服马达控制的多个可变电容器。可变电容器/电感器区域173还包括连接到电气组件(诸如连接到多个可变电容器)的至少一个电感器。可变电容器/电感器区域173还可以包括多个电压-电流(VI)传感器和对应的连接结构。阻抗匹配系统170包括固定电容器/射频插头区域175，固定电容器/射频插头区域175包括多个固定电容器和多个射频插头177，射频插头177被构造成使得能与室线圈和/或电极电气连接。

应当理解，布置在示例性阻抗匹配系统170内的各种组件被连接以形成阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路作用为将负载即等离子体123的阻抗与射频信号源的阻抗即与射频信号发生器121,111,157的阻抗大致匹配，从而射频功率将被有效地传递到负载。应当理解，提供上方论述的示例性阻抗匹配系统170的构造是为了便于本发明的描述，而不意为限制性的。在其他实施方式中，这里公开的发明基本上可以与任何阻抗匹配系统构造一起使用。

图1D示出了可变电容器/电感器区域173的示例性配置，其包括射频信号源输入端子182。而且，在该示例中，可变电容器/电感器区域173包括多个VI传感器189A，189B。并且，在该示例中，引入的射频信号被传输到可变电容器184的第一端子。可变电容器184的第二端子连接到可变电容器187的第一端子。可变电容器187的第二端子经过连接带186连接到常规电感器181的第一端。图1E示出了经过连接带186在可变电容器187的第二端子与常规电感器181的第一端处的第一连接区域181A之间的机械/电气连接的更近视图。常规电感器181的第一连接区域181A包括一对孔，以容纳用于将常规电感器181固牢到连接带186的紧固件191A。

图1D还示出了经过连接带188连接到可变电容器183的第一端子和可变电容器185的第一端子的常规电感器181的第二端子。图1F示出了经过连接带188在常规电感器181的第二连接区域181B与可变电容器183的第一端子和可变电容器185的第一端子中的每一个之间的机械/电气连接的更近视图。常规电感器181的第二连接区域181B包括一对孔，以容纳用于将常规电感器181固牢到连接带188的紧固件191B。

应当理解，可变电容器/电感器区域173可以包括比上方论述的组件更多或更少的组件。然而，需注意常规电感器181和用以将常规电感器181连接到可变电容器187,183和185的连接带186和188的构造。图1G示出了常规电感器181的等距视图。常规电感器181形成为导电材料的简单线圈。例如，图1H示出在缠绕成线圈以形成常规电感器181之前导电材料181'的构造。图1I示出了带有线条193的常规电感器181，线条193描绘经过常规电感器181传输射频信号所产生的强电磁场。如图1I所示，常规电感器181的第一连接区域181A和第二连接区域181B定位在从常规电感器181发出的强电磁场内。

从常规电感器181发出的强电磁场导致常规电感器181的第一连接区域181A内的紧固件191A的加热以及常规电感器181的第二连接区域181B内的紧固件191B的加热。用以将常规电感器181固牢到连接带186和188的紧固件191A，191B由与常规电感器181及连接带186和188都化学上且机械上相容的材料形成。在一些情况下，紧固件191A，191B由与常规电感器181相同的材料(如，铜、铝等)形成，以便匹配紧固件191A，191B和常规电感器181之间的热膨胀系数。否则，随着常规电感器181变热并且尺寸扩大，紧固件191A，191B将易受机械故障的影响。类似地，在一些情况下，连接带186和188也由与紧固件191A，191B且与常规电感器181相同的材料形成，以避免不相容的热膨胀系数。

通过示例，在一些实施方式中，基于97％的效率，在示例性阻抗匹配系统170的可变电容器/电感器区域173中可以耗散大约200瓦(W)。并且，该功率的大部分将从常规电感器181耗散。在一些实施方式中，安装风扇，以提供经过阻抗匹配系统170并且尤其是经过可变电容器/电感器区域173的强制空气冷却。然而，强制空气冷却不能够从可变电容器/电感器区域173内去除多余热量。在操作期间，常规电感器181可以达到高达300℃的温度，使得常规电感器181发红热，并且在一些情况下甚至退火。即使利用最大的冷却作用，常规电感器181的过高温度也不能充分减小。在努力减小常规电感器181的工作温度时，可以尝试较低电感版本的常规电感器181。然而，较低电感版本的常规电感器181与最大的强制空气冷却组合可能仅将常规电感器181的温度减小到大约150℃，这仍然过高。

操作中的阻抗匹配系统170的红外分析表明紧固件191A，191B由于暴露于从传统电感器181发出的强电磁场而被过度加热。在本发明之前，将传统电感器181指定为由导电材料的简单线圈形成的单独组件，并组合指定分离的连接带186和188用于使得常规电感器181与阻抗匹配系统170内的其他组件之间电气/机械连接，这是行业标准做法。而且，在本发明之前，可用的行业标准常规电感器181具有位于线圈区域附近(诸如图1G所示)的第一连接区域181A和第二连接区域181B，从而从一个常规电感器181改变到另一个将不会解决在操作期间紧固件191A，191B位于从传统电感器181发出的高电磁场内并受其影响而导致的过热问题。因为常规电感器181是现成规格组件，并且因为排斥修改阻抗匹配系统170内其他组件的构造，所以，以前尝试管理阻抗匹配系统170内的过度加热问题聚焦于冷却方法。然而，冷却方法被确定为不足以减小紧固件191A，191B和被来自过热紧固件191A，191B的导热和/或对流热传递影响的周围部件的温度。

图2A示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器201的等距视图，铰接式直接安装电感器201被构造成解决与位于高电磁场内的紧固件相关的过热问题。铰接式直接安装电感器201被构造成直接安装到接合部件而不使用分离的连接带，如，不使用连接带186和188，并且不使用布置在从电感器201发出的高电磁场内的紧固件，如，紧固件191A和191B。由于没有紧固件布置在从电感器201发出的高电磁场内，所以，铰接式直接安装电感器201也可以称之为无紧固件电感器201。铰接式直接安装电感器201由导电材料形成。在各种实施方式中，铰接式直接安装电感器201由铜、铝、导电合金或其组合或者由另一种类型的导电材料形成。

图2A的示例性铰接式直接安装电感器201包括线圈部201A、第一铰接部201B、第二铰接部201C、第一安装结构201D和第二安装结构201E。第一安装结构201D包括第一安装区域201G和第二安装区域201F。类似地，第二安装结构201E包括第一安装区域201H和第二安装区域201I。安装区域201G，201F，201H和201I中的每一个被构造成安装为与相应电气组件诸如可变电容器的端子物理且电气地接触。应当理解，虽然示例性铰接式直接安装电感器201包括用于连接到四个电气组件的四个安装区域201G，201F，201H和201I，但是，在其他实施方式中，铰接式直接安装电感器201可以被构造成连接到两个或更多个电气组件，其中，第一安装结构201D包括至少一个安装区域，并且第二安装结构201E包括至少一个安装区域。而且，应当理解，在各种实施方式中，第一安装结构201D可以包括任何数量的安装区域，以适应与任何对应数量的电气组件的物理和电气连接。并且，类似地，在各种实施方式中，第二安装结构201E可以包括任何数量的安装区域，以适应与任何对应数量的电气组件的物理和电气连接。

在图2A的示例中，铰接式直接安装电感器201包括枢转区段201J，枢转区段201J被构造成相对于线圈部201A的中心线202的方位平移第一安装结构201D的方位。更具体地，与弯曲部201L组合的枢转区段201J将第一安装结构201D定向在x-y平面中，其中，线圈部201A的中心线202定向在z方向上。应当理解，在各种实施方式中，枢转区段201J可以被构造成相对于线圈部201A的中心线202将第一安装结构201D定位在基本上任何所需方位。类似地，铰接式直接安装电感器201包括枢转区段201K，枢转区段201K被构造成将第二安装结构201E的方位平移到x-y平面中，而线圈部21A的中心线202定向在z方向上。应当理解，在各种实施方式中，枢转区段201K可以被构造成相对于线圈部201A的中心线202将第二安装结构201E定位在基本上任何所需方位。在一些实施方式中，第一安装结构201D和第二安装结构201E被定向为分别适应其将连接到的电气组件的要求位置和/或方位，而线圈部201A的中心线202同时被定向成准备铰接式直接安装电感器201的最佳冷却。例如，在一些实施方式中，线圈部201A的中心线202可以定向在冷却空气流的主导方向上，以使经过线圈部201A的冷却空气流的量最大化，而第一安装结构201D和第二安装结构201E被同时定向成分别适应其将连接到的电气组件的要求位置和/或方位。而且，在一些实施方式中，铰接式直接安装电感器201被形成为具有枢转区段201J和201K，枢转区段201J和201K定位成足够远离线圈部201A的中心线202，以确保枢转区段201J和201K相对于线圈部201A的几何变化不会导致线圈部201A所产生的电感中的不利扰动。在一些实施方式中，铰接式直接安装电感器201被形成为具有枢转区段201J和201K，枢转区段201J和201K定位在从线圈部201A发出的强电磁场之外。

图2B示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器201的俯视图。图2C示出了根据本发明一些实施方式的铰接式直接安装电感器201的侧视图。铰接式直接安装电感器201的线圈部201A包括围绕直径为201M的芯部区域的多匝导电材料。在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域的直径201M在从大约0.5英寸延伸到大约20英寸的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域的直径201M在从大约0.5英寸延伸到大约10英寸的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域的直径201M在从大约1英寸延伸到大约5英寸的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域的直径201M为大约2.5英寸。

在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域是空的，即，是空气芯部区域。然而，在其他实施方式中，线圈部201A的芯部区域可以被适用于铰接式直接安装电感器201的预期操作的材料占据。例如，在一些实施方式中，线圈部201A的芯部区域可以尤其被陶瓷材料或聚合物材料占据。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料具有由厚度201N和宽度201P限定的矩形横截面。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的厚度201N在从大约0.032英寸延伸到大约0.25英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的厚度201N在从大约0.064英寸延伸到大约0.25英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的厚度201N在从大约0.125英寸延伸到大约0.25英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的厚度201N为大约0.25英寸。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的宽度201P在从大约0.125英寸延伸到大约1.5英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的宽度201P在从大约0.25英寸延伸到大约1英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的宽度201P在从大约0.5英寸延伸到大约0.75英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的导电材料的宽度201P为大约0.5英寸。

而且，在一些实施方式中，如在相邻匝的相对侧表面之间垂直地测量的，形成线圈部201A的相邻匝的导电材料彼此分离距离201O。在一些实施方式中，形成线圈部201A的相邻匝的导电材料之间的距离201O在从大约0.125英寸延伸到大约1英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的相邻匝的导电材料之间的距离201O在从大约0.125英寸延伸到大约0.5英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的相邻匝的导电材料之间的距离201O在从大约0.125英寸延伸到大约0.25英寸的范围内。在一些实施方式中，形成线圈部201A的相邻匝的导电材料之间的距离201O为大约0.125英寸。

在图2A-2C的示例中，线圈部201A包括围绕直径为201M的芯部区域的两个完整匝。然而，应当理解，在其他实施方式中，线圈部201A可以视需要包括任何匝数和/或部分匝，以实现经过铰接式直接安装电感器201传输的给定频率和功率的射频信号所要的电感值。在一些实施方式中，线圈部201A的匝数在从1延伸到10的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的匝数在从1延伸到7的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的匝数在从1延伸到5的范围内。在一些实施方式中，线圈部201A的匝数是3。

而且，在各种实施方式中，直径201M、厚度201N、宽度201P和匝间间隔201O可以视需要来限定，以实现经过铰接式直接安装电感器201传输的给定频率和功率的射频信号所要的电感值，同时还满足可能存在的任何空间安装要求。此外，尽管图2A-2C的示例性铰接式直接安装电感器201具有由矩形横截面的导电材料形成的线圈部201A，但是，应当理解，在其他实施方式中，线圈部201A可以由非矩形横截面的导电材料形成，尤其诸如圆形横截面、椭圆形横截面和/或其他多边形横截面。

图3A示出根据本发明一些实施方式的连接到四个可变电容器301,303,305和307的图2A的示例性铰接式直接安装电感器201。四个可变电容器301,303,305和307中的每一个经过机械连杆连接到相应的控制马达309,311,313和315。应当理解，四个安装区域201G，201F，201H和201I被构造成适应机械连杆从控制马达309,311,313,315分别穿过到可变电容器301,303,305,307。返回参考图1C，在一些阻抗匹配系统实施方式中，控制马达309,311,313,315和机械连杆的对应部布置在电子件区域171内，并且可变电容器301,303,305,307和机械连杆的对应部连同铰接式直接安装电感器201一起布置在可变电容器/电感器区域173内。图3B示出了根据本发明一些实施方式的图3A的构造，其中可变电容器305和对应的控制马达313及相关的机械连杆201H被去除以揭示安装区域。

在一些实施方式中，使用诸如螺栓或机器螺钉之类的紧固件，将铰接式直接安装电感器201的第一安装结构201D和第二安装结构201E连接到可变电容器301,303,305,307的端子，如图3A所示。在一些实施方式中，这些紧固件由与铰接式直接安装电感器201相同的材料形成，以确保热膨胀系数的一致性以避免紧固件的剪切。而且，在一些实施方式中，使用由与铰接式直接安装电感器201分离的机械夹紧结构施加的夹紧力，将铰接式直接安装电感器201的第一安装结构201D和第二安装结构201E连接到可变电容器301,303,305,307的端子，如图3A所示。应当理解，紧固件和/或机械夹紧结构位于在操作期间从线圈部201A发出强电磁场之外，该紧固件和/或机械夹紧结构被用以将铰接式直接安装电感器201的第一安装结构201D和第二安装结构201E连接到可变电容器301,303,305,307的端子。因此，应当理解和认识，在操作期间，这些紧固件和/或机械夹紧结构将不会受到从线圈部201A发出的强电磁场所引起的过度加热。

如先前所提到的，在各种实施方式中，铰接式直接安装电感器201可以被构造成连接到两个或更多个电气组件，其中，第一安装结构201D连接到至少一个电气组件，并且第二安装结构201E连接到至少一个电气组件。图4示出了根据本发明一些实施方式的被构造成连接到三个可变电容器301,305和307的铰接式直接安装电感器201的示例。在图4的示例中，安装结构401替代如图2A-2C的示例中所描绘的第一安装结构201D。安装结构401被构造成连接到一个电气组件，如，连接到可变电容器301。图5示出了根据本发明一些实施方式的被构造成连接到两个可变电容器301和305的铰接式直接安装电感器201的示例。在图5的示例中，安装结构401存在用于连接到一个电气组件，如，连接到可变电容器301。而且，在图5的示例中，安装结构501替代如图2A-2C的示例中所描绘的第二安装结构201E。安装结构501被构造成连接到一个电气组件，如，连接到可变电容器305。

应当理解，图2A-2C，图4和图5所示的铰接式直接安装电感器201的构造是通过示例提供的，以便于本发明的描述。在各种实施方式中，铰接式直接安装电感器201可以被构造成与图2A-2C，4和5的示例中所示的不同。例如，第一安装结构201D和第二安装结构201E中的一个或两个可以被构造成与三个以上电气组件连接。而且，在一些实施方式中，第一安装结构201D和第二安装结构201E中的一个或两个可以被构造成包括一个或一个以上弯曲部以及具有不同空间方位的多个部。例如，返回参考图2A，在一些实施方式中，第一安装结构201D和第二安装结构201E中的一个或两个可以包括定向在x-y平面中的第一部和定向在x-z平面中的第二部，其中，在第一部和第二部之间有弯曲部。而且，作为另一示例，在一些实施方式中，第一安装结构201D和第二安装结构201E中的一个或两个可以包括定向在x-y平面中的第一部和定向在x-z平面中的第二部以及定向在y-z平面中的第三部，其中，第一部和第二部之间有第一弯曲部，并且第二部和第三部之间有第二弯曲部。应当理解和认识，在各种实施方式中，第一安装结构201D和第二安装结构201E中的每一个基本上可以视需要具有任何空间构造，以基本上适应基本上具有任何空间方位的任何数量的电气组件的连接。以该方式，铰接式直接安装电感器201是单件式电感器构造，其可以直接与在阻抗匹配系统内的不同位置处的多个电气组件连接。

图6示出了根据本发明一些实施方式的用于构造阻抗匹配系统的方法的流程图。该方法包括操作601，其用于提供铰接式直接安装电感器，该铰接式直接安装电感器被构造成直接连接到至少两个电气组件，该至少两个电气组件在操作期间从铰接式直接安装电感器的线圈部发出的强电磁场之外的相应位置处。在一些实施方式中，该至少两个电气组件包括一个或一个以上可变电容器和/或一个或一个以上固定电容器。除线圈部之外，铰接式直接安装电感器包括从线圈部延伸到第一安装部的第一铰接部和从线圈部延伸到第二安装结构的第二铰接部。

该方法还包括操作603，其用于直接将铰接式直接安装电感器连接到至少两个电气组件。应当理解，铰接式直接安装电感器连接到至少两个电气组件中的每一个，而不使用与铰接式直接安装电感器分离地形成的连接带。而且，应当理解，用以将铰接式直接安装电感器连接到至少两个电气组件的任何紧固件都位于在操作期间从铰接式直接安装电感器的线圈部发出的强电磁场之外。在一些实施方式中，施行操作601和603，从而铰接式直接安装电感器的线圈部的中心线定向在经过阻抗匹配系统的主导冷却空气流动路径的方向上。

应当理解，可以使用各种金属制作处理来形成铰接式直接安装电感器201。在一些实施方式中，铰接式直接安装电感器201(包括线圈部201A、第一铰接部201B、第二铰接部201C、第一安装结构201D和第二安装结构201E)整体布局在导电材料如金属的平面片上。然后，诸如通过激光切割和/或水射流切割和/或钻孔和/或其他类型的金属制作处理，将平面形式的铰接式直接安装电感器201从导电材料的平面片切出。然后，视需要，经过使用各种弯曲处理、扭转工艺和线圈缠绕处理，将平面形式的铰接式直接安装电感器201转变为其最终的三维形式。

图7示出了根据本发明一些实施方式的用于制造铰接式直接安装电感器的流程图。该方法包括操作701，其用于将平面形式的铰接式直接安装电感器整体布局在导电材料的平面片上。平面形式的铰接式直接安装电感器包括矩形区域，和位于矩形区域的第一端处的第一安装结构区域，以及位于矩形区域的第二端处的第二安装结构区域。该方法包括操作703，其用于将平面形式的铰接式直接安装电感器整体从导电材料的平面片切出。在各种实施方式中，操作703的切割可以包括其他制造技术/处理之中的激光切割、水射流切割和钻孔中的一个或一个以上。

该方法还包括操作705，其用于将平面形式的铰接式直接安装电感器的矩形区域的一部分缠绕在芯部形成结构周围，以形成螺旋形线圈部。在一些实施方式中，芯部形成结构是柱形的，从而操作705致使铰接式直接安装电感器的矩形区域的部分转变为圆形螺旋形线圈部，诸如图2A所示的线圈部201A。在其他实施方式中，芯部形成结构可以具有非柱形形状。例如，在一些实施方式中，芯部形成结构可以被定形成长方体，从而操作705致使铰接式直接安装电感器的矩形区域的部分转变为矩形螺旋形线圈部。应当理解，在各种实施方式中，芯部形成结构基本上可以具有适用于被平面形式的铰接式直接安装电感器的矩形区域的一部分包裹以生成螺旋形线圈部的任何三维形状。该方法还包括操作707，其用于从螺旋形线圈部内去除芯部形成结构。

该方法还包括操作709，其用于弯曲在螺旋形线圈部和第一安装结构区域之间的平面形式的铰接式直接安装电感器的一部分，以形成第一铰接部，诸如图2A所示的第一铰接部201B。该方法还包括操作711，用于弯曲在螺旋形线圈部和第二安装结构区域之间的平面形式的铰接式直接安装电感器的一部分，以形成第二铰接部，诸如图2A所示的第二铰接部201C。第一铰接部和第二铰接部形成为使得能够分别将第一安装结构和第二安装结构连接到铰接式直接安装式电感器直接接合到的电气组件。在一些实施方式中，该方法还可以包括用于当形成第一铰接部和第二铰接部中的一个或两个时扭转平面形式的铰接式直接安装电感器的操作，以使螺旋形线圈部的中心线从第一安装结构区域和第二安装结构区域中的一个或两个偏移。在一些实施方式中，螺旋形线圈部的中心线以与第一安装结构区域和第二安装结构区域所在的平面正交的关系偏移。

如关于图1D-1I所论述的，常规电感器181是在没有完全考虑其最终使用安装的情况下制作的库存组件。照此，常规电感器181需要连接带186,188和相关的紧固件191A，191B以在其最终使用安装时与电气组件连接。并且，紧固件191A，191B在从常规电感器181发出的强电磁场内的位置导致常规电感器181和接合组件的过度和有害加热。与常规电感器181相反，这里公开的铰接式直接安装电感器201以铰接方式延伸以直接与接合电气组件连接，因此不需要使用连接带如连接带186,188以及相关紧固件如紧固件191A，191B。在下文中，没有紧固件位于从铰接式直接安装电感器201的线圈部201A发出的强电磁场内，因而没有这样的紧固件的过度和有害加热。而且，铰接式直接安装电感器201直接与其接口电气组件连接发生在从铰接式直接安装电感器201的线圈部201A发出的强电磁场之外。因此，用以将铰接式直接安装电感器201直接连接到其接合电气组件的任何紧固件将位于从铰接式直接安装电感器201的线圈部201A发出的强电磁场之外，并且不会受到过度和有害加热的影响。在一些实施方式中，在操作期间，铰接式直接安装电感器201的温度将在从大约25℃延伸到大约150℃的范围内，这在用于空气冷却阻抗匹配系统的可接受温度范围内。在一些实施方式中，在操作期间，铰接式直接安装电感器201的温度将小于100℃，这在用于空气冷却阻抗匹配系统的可接受温度范围内。而且，应该理解，与使用常规电感器181、其两个相关的连接带186,188及其四个相关的紧固件191A，191B相比，铰接式直接安装电感器201将所需部件的数量从七个减少到一个，这减少成本并且简化阻抗匹配系统内的电感器安装。

尽管为了清楚理解的目的已经详细描述了前述发明，但是，显然，可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。由此，本发明的实施方式被认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节，而是可以在所描述的实施方式的范围和等同方案内进行修改。

Claims (10)

1.一种铰接式直接安装电感器，其包含：

导电材料的线圈部；

所述导电材料的第一铰接部，所述第一铰接部从所述线圈部延伸；

所述导电材料的第一安装结构，所述第一安装结构从所述第一铰接部延伸，所述第一安装结构包括第一安装区域，所述第一安装区域被构造成安装为与第一电气组件的端子物理且电气地接触，其中，所述第一铰接部和所述第一安装结构被共同构造成，将所述第一安装区域定位在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述线圈部发出的强电磁场之外的位置处；

所述导电材料的第二铰接部，所述第二铰接部从所述线圈部延伸；以及

所述导电材料的第二安装结构，所述第二安装结构从所述第二铰接部延伸，所述第二安装结构包括第二安装区域，所述第二安装区域被构造成安装为与第二电气组件的端子物理且电气地接触，其中，所述第二铰接部和所述第二安装结构被共同构造成，将所述第二安装区域定位在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述线圈部发出的所述强电磁场之外的位置处。

2.如权利要求1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一电气组件是第一可变电容器，并且其中，所述第二电气组件是第二可变电容器。

3.如权利要求1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述导电材料是铜、铝和导电合金中的一种或更多种。

4.如权利要求1所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一铰接部包括第一枢转区段，所述第一枢转区段被构造成相对于所述线圈部的中心线的方位平移所述第一安装结构的方位。

5.如权利要求4所述的铰接式直接安装电感器，其中，与所述第一铰接部中的弯曲部组合的所述第一枢转区段将所述第一安装结构定向在笛卡尔坐标系的x-y平面中，而所述线圈部的中心线定向在所述笛卡尔坐标系的z方向上。

6.如权利要求4所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第二铰接部包括第二枢转区段，所述第二枢转区段被构造成相对于所述线圈部的所述中心线的方位平移所述第二安装结构的方位。

7.如权利要求6所述的铰接式直接安装电感器，其中，与所述第二铰接部中的弯曲部组合的所述第一枢转区段将所述第一安装结构定向在笛卡尔坐标系的x-y平面中，而所述线圈部的中心线定向在所述笛卡尔坐标系的z方向上，并且其中，所述第二枢转区段将所述第二安装结构定向在所述笛卡尔坐标系的所述x-y平面中。

8.如权利要求6所述的铰接式直接安装电感器，其中，所述第一枢转区段被定位成足够远离所述线圈部的所述中心线，以确保所述第一枢转区段相对于所述线圈部的几何变化不会导致所述线圈部所产生的电感中的不利扰动，其中，所述第二枢转区段被定位成足够远离所述线圈部的所述中心线，以确保所述第二枢转区段相对于所述线圈部的几何变化不会导致所述线圈部所产生的电感中的不利扰动。

9.一种用于构造阻抗匹配系统的方法，其包含：

提供铰接式直接安装电感器，所述铰接式直接安装电感器被构造成直接连接到至少两个电气组件，所述至少两个电气组件在当射频功率经过所述铰接式直接安装电感器传输时从所述铰接式直接安装电感器的线圈部发出的强电磁场之外的相应位置处，其中，所述铰接式直接安装电感器包括从所述线圈部延伸到第一安装部的第一铰接部，并且其中，所述铰接式直接安装电感器包括从所述线圈部延伸到第二安装结构的第二铰接部；并且

直接将所述铰接式直接安装电感器连接到所述至少两个电气组件。

10.一种用于制造铰接式直接安装电感器的方法，其包含：

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器整体布置在导电材料的平面片上，其中，平面形式的所述铰接式直接安装电感器包括矩形区域，和位于所述矩形区域的第一端处的第一安装结构区域，以及位于所述矩形区域的第二端处的第二安装结构区域；

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器整体从导电材料的所述平面片切出；

将平面形式的所述铰接式直接安装电感器的所述矩形区域的一部分缠绕在芯部形成结构周围，以形成螺旋形线圈部；

从所述螺旋形线圈部内去除所述芯部形成结构；

弯曲平面形式的所述铰接式直接安装电感器的在所述螺旋形线圈部和所述第一安装结构区域之间的部分，以形成第一铰接部；并且

弯曲平面形式的所述铰接式直接安装电感器的在所述螺旋形线圈部和所述第二安装结构区域之间的部分，以形成第二铰接部；并且

其中，所述第一铰接部和所述第二铰接部形成为使得能够分别将所述第一安装结构和所述第二安装结构连接到所述铰接式直接安装式电感器直接接合到的电气组件。