CN1767090A - 空芯结构射频螺线管微电感 - Google Patents
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Abstract
一种微电子技术领域的空芯结构射频螺线管微电感，由衬底、引脚、螺线管线圈和平面波导线组成，螺线管线圈位于衬底上，其周围为平面波导线，螺线管线圈由底层线圈、顶层线圈通过连接导体连接形成，螺线管线圈的两端连接引脚，螺线管线圈的底层线圈、顶层线圈、连接导体均通过空气绝缘隔开。本发明解决了螺线管线圈的立体绕线及高深宽比的电镀问题，使得微电感的射频性能大大提高，具有广泛的用途。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种微电子技术领域的器件，具体是一种基于微机电***的空芯结构射频螺线管微电感。
背景技术
RF-MEMS(射频-微机电***)器件是近年来微机电***(MEMS)技术出现的新的研究领域，即RF-MEMS就是利用MEMS技术制作各种用于无线通信的射频器件或***，这些RF-MEMS器件和***可广泛用于星际无线通讯、先进的移动通信如手机、全球定位***GPS、微波雷达天线等。由于RF-MEMS器件具有诸多优越性，并最终可实现无源器件和IC的高度集成，使集信息的采集、处理、传播等于一体的***集成芯片(SOC)的研制成为可能。当前随着无线通信技术的快速发展及其有限的资源，迫切需要射频下具有高品质因子、高自共振频率和低***损耗的控制部件如电感、电容，这是实现高性能微波/毫米波电路、RF滤波器、RF振荡器、RF共振器等的关键元件之一。为提高射频下微电感的品质因子和电感量，三维空芯结构的微电感是发展的趋势。但是采用普通的IC技术，很难在平面型衬底上研制三维结构的微电感。采用MEMS技术研制三维结构微电感应运而生，MEMS技术为实现小尺寸、重量轻、大电感量、高品质因子的微电感提供了一条崭新的途径。
经对现有技术的文献检索发现，Kim等人在《IEEE TRANSACTION ONCOMPONENTS，PACKAGING，AND MANUFACTURING TECHNOLOGY》(美国电气电子工程学会杂志)(VOL.21，NO.1，pp.26-33，JANUARY，1998)上发表了“Surface micromachined solenoid inductors for high frequencyapplications”(高频应用的表面微机械螺线管微电感)一文，该文提及了表面微机械的高频螺线管微电感，该微电感由氧化铝衬底、悬空的支柱和空芯的螺线管组成，空芯的螺线管由底层线圈、顶层线圈和连接导体组成，空芯的螺线管通过在氧化铝衬底上的支柱位于氧化铝衬底上方几十微米，是一种悬空式的高频螺线管微电感，作者采用常规的光刻技术、化学湿法刻蚀金属Al、Cr、Cu薄膜和反应离子刻蚀(RIE)技术刻蚀聚酰亚胺绝缘材料，成功研制了悬空式的空芯结构螺线管微电感。由于在制作过程中使用化学湿法刻蚀掩模Al材料和底层Cr/Cu/Cr，不可避免给线圈带来钻蚀现象。而且在制造过程中，多次使用RIE刻蚀绝缘材料，氧气容易造成金属的氧化，影响器件的性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足及市场需求，提供一种空芯结构射频螺线管微电感，使其具有集成化、低成本、低电阻、高电感量、高品质因子以及高效率、低损耗、批量化等特点，可广泛用于星际无线通讯、先进的移动通信如手机、全球定位***GPS、微波雷达天线等。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的空芯结构射频螺线管微电感由衬底、空芯螺线管线圈、引脚、平面波导线组成，平面波导线和引脚设置在衬底平面上，平面波导线设置在引脚的周围两侧，在引脚之间设置空芯螺线管线圈，引脚分别与空芯螺线管线圈的两个端点相连接。空芯螺线管线圈由底层线圈和顶层线圈通过连接导体连接形成，底层线圈、顶层线圈及连接导体通过空气隔开，未采用任何绝缘材料。
本发明的空芯结构射频螺线管微电感的制作方法采用MEMS技术，对双面氧化的硅片进行处理，得到双面套刻对准符号，以便曝光时提高对准精度；采用准-LIGA技术和厚光刻胶工艺制备线圈和连接导体的光刻胶模具；采用电镀工艺和抛光技术解决线圈绕线和连接导体；采用物理刻蚀技术去除电镀用的导体，避免湿法刻蚀工艺带来的钻蚀现象。
本发明与现有技术相比，具有以下有益的效果：(1)本发明的空芯螺线管微电感，是三维立体结构，工作频率在射频(2-5GHz)，电感量大于1nH，品质因子大于10，尺寸小于2mm，可广泛用于无线通信如手机、全球定位***GPS、微波雷达天线等；(2)本发明的螺线管微电感具有工作频率高、尺寸小、低的电阻、高的电感量、高品质因子、高效率、低损耗等优点；(3)本发明的螺线管微电感可与现有的集成电路工艺集成，构成射频功能模块；(4)本发明的螺线管微电感是采用薄膜技术和MEMS技术研制的，制作技术可以与大规模集成电路工艺完全兼容，易于大批量生产和低成本等。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1结构沿A-A方向剖面示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明由衬底1、引脚2、螺线管线圈3、平面波导线4组成，螺线管线圈3位于衬底1上，其周围为平面波导线4，螺线管线圈3由底层线圈5、顶层线圈6通过连接导体7连接形成，螺线管线圈3的两端连接引脚2，螺线管线圈3的底层线圈5、顶层线圈6、连接导体7均通过空气绝缘隔开。
连接导体7的空间形状为四棱柱体，高度为40～50μm。
螺线管线圈3的形状为空芯螺线管，每一匝导体的宽度为50～100μm，厚度为5～10μm，各匝之间的间隔为40μm。
线圈3中底层线圈5和顶层线圈6的导体长度和匝数依据需求来确定。一般情况下，线圈3中底层线圈5和顶层线圈6的导体长度为150～400μm，匝数为7～10匝，射频下(2GHz～5GHz)电感量大于1nH，品质因子大于10。
平面波导线4和引脚2设置在衬底1平面上，平面波导线4设置在引脚2的周围两侧。
Claims (6)
1、一种空芯结构射频螺线管微电感，包括：衬底(1)、螺线管线圈(3)，其特征在于，还包括：引脚(2)、平面波导线(4)，螺线管线圈(3)位于衬底(1)上，其周围为平面波导线(4)，螺线管线圈(3)由底层线圈(5)、顶层线圈(6)通过连接导体(7)连接形成，螺线管线圈(3)的两端连接引脚(2)，螺线管线圈(3)的底层线圈(5)、顶层线圈(6)、连接导体(7)均通过空气绝缘隔开。
2、如权利要求1所述的空芯结构射频螺线管微电感，其特征是，螺线管线圈(3)每一匝导体的宽度为50～100μm，厚度为5～10μm，各匝之间的间隔为40μm。
3、如权利要求1所述的空芯结构射频螺线管微电感，其特征是，连接导体(7)的空间形状为四棱柱体，高度为40～50μm。
4、如权利要求1或者2所述的空芯结构射频螺线管微电感，其特征是，螺线管线圈(3)的形状为空芯螺线管。
5、如权利要求1所述的空芯结构射频螺线管微电感，其特征是，底层线圈(5)和顶层线圈(6)的导体长度为150～400μm，匝数为7～10匝，2GHz～5GHz射频下电感量大于1nH，品质因子大于10。
6、如权利要求1所述的空芯结构射频螺线管微电感，其特征是，平面波导线(4)和引脚(2)设置在衬底(1)平面上，平面波导线(4)设置在引脚(2)的周围两侧。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494112B (zh) * | 2008-01-25 | 2011-06-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 一种线圈电感的形成方法 |
| CN106817103A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-06-09 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种微机械可调滤波器 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494112B (zh) * | 2008-01-25 | 2011-06-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 一种线圈电感的形成方法 |
| TWI394186B (zh) * | 2008-01-25 | 2013-04-21 | Taiwan Semiconductor Mfg | 一種線圈電感之形成方法 |
| CN106817103A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-06-09 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种微机械可调滤波器 |
| CN106817103B (zh) * | 2016-12-19 | 2023-08-04 | 北京航天微电科技有限公司 | 一种微机械可调滤波器 |
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