[發明專利]一種集成ESD防護功能的高頻共模LC濾波設計方法

在審

• 申請號: 201410362080.5
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105321876A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大華生電子有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L21/768;H01L21/98;H01L21/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于射頻電子元器件制造領域，特別涉及一種基于硅制作的集成ESD/EMI高頻共模LC濾波設計方法。

背景技術

在射頻電子領域中，濾波和ESD防護是必不可少的兩大安全要點。其中濾波方面需要使用濾波器，濾波器的功能是用來消除不需要的雜波，使接收到的信號干凈、完整。而ESD防護方面現多采用TVS管來進行防護，TVS管在這方面有著低電容、高抗靜電能力及低擊穿電壓的優勢，該功能是用來有效的泄放瞬態高電壓的沖擊(即靜電沖擊)，使后端需要保護的器件在靜電沖擊下不會損壞。本發明結合了兩大安全要點，進行了高集成度設計，將兩種功能從分立元件合并成了一顆芯片，大大節約了電路板上的芯片所占面積。

在濾波器方面，一般使用的有RC和LC兩種濾波器，而射頻領域的頻率非常高、周期非常短，所以本發明中采用了衰減速度更快的LC濾波器來實現濾波功能。在很多協議中(如USB傳輸協議)對信號的要求為共模輸入，這樣就要求LC濾波器可以實現共模濾波，防止兩根信號線間互相干擾使傳輸發生錯誤。

在ESD防護方面，本發明使用的是TVS二極管進行ESD防護，并且使用該TVS管實現LC濾波中電容的功能。這樣對TVS的要求就會大大提高。需要同時滿足高抗靜電能力、低結電容容值和小二極管結面積，以滿足功能上的需求、集成度的提高以及成本上的壓縮。

發明內容

本發明提供了一種具有ESD防護功能的高集成度共模LC濾波設計方法。該發明的特點是集成了TVS二極管進行ESD防護及一組共模電感進行高頻濾波，實現了高集成設計，即節約了整體電路板的空間，又使整體的ESD防護和濾波達到最優性能。

本發明提供了一種具有ESD防護功能的高集成度共模LC濾波設計方法，具體分三部分：

第一部分制作共模濾波電感

提供一種高阻抗硅片，所述硅片用作電感制作時所用硅基底，高阻抗可以有效提高電感的Q值。

進一步的，在高阻抗硅片上進行氧化。

進一步的，在氧化層上制作用作連線的金屬。

進一步的，制作鈍化層及鈍化層開口，此時硅基底制作完成。

進一步的，在硅基底上制作兩層電感，以實現共模濾波功能，期間需要使用PI進行隔離，使電感與電感之間、電感與硅基底之間均可以實現有效的隔離。

第二部分制作ESD防護所用TVS二極管

提供一種P型外延的襯底片，作為制作TVS管所用硅片。

進一步的，在硅片上進行氧化及光刻，制作注入區所需注入窗口。

進一步的，在注入窗口上進行磷擴散，制作N注入區，作為二極管陰極使用。

進一步的，在上邊制作鈍化層，并挖接觸孔，供連接金屬及N注入區使用。

進一步的，制作連接所用金屬層。

進一步的，在最上層制作鈍化層，并制作鈍化層開口，供封裝引線使用。

進一步的，在硅片背面制作背金，作為二極管陽極接地使用。

第三部分采用特定的封裝形式對共模濾波電感及TVS二極管進行組合封裝

提供一種組合封裝的引線框架排布方式。

進一步的，根據引線框架及封裝管殼要求，進行相應的劃片及磨片。

進一步的，對芯片進行粘貼組合，固定到相應位置。

進一步的，對粘裝好的芯片進行引線鍵合。

最后，對管殼進行封蓋及密封。

本發明通過特殊的組合封裝方法將共模濾波電感和TVS二極管封裝到一起，實現了高集成度設計，有效減少了電路板上的占用面積。其中共模濾波電感和TVS二極管是分別制作，即滿足了電感部分的高Q值，又保證了TVS二極管作為ESD防護使用時所需的高抗靜電及低鉗位電壓優勢。

附圖說明

圖1是本發明電路原理簡圖。

圖中：1三對共模電感，2六顆ESD防護所用TVS二極管。

圖2是本發明中共模濾波電感的版圖。

圖中：1、2電感輸入端，3、4電感輸出端，5電感銅線圈。

圖3是本發明中共模濾波電感的剖面示意圖。

圖中：1輸入端金屬連線，2輸出端金屬連線，3、4第一層電感連線，5、6第二層電感連線，7、8第一層電感，9、10第二層電感。

圖4是本發明中ESD防護所用TVS管的剖面圖。

圖中：1P型硅片，2P-外延層，3N注入區(二極管陰極)，4–氧化層，5金屬層，6鈍化層，7背金(二極管陽極)。

圖5是本發明中組合封裝。

圖中：1、2、3分別對應三顆共模電感，4、5分別對應六顆ESD防護所用TVS二極管。