[發明專利]一種制備集成電感多元復合磁芯層的方法

有效

• 申請號: 201710238998.2
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106920673B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 周國云;何迪;何為;李永強;王守緒;陳苑明;王翀
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01F41/02
• 分類號: H01F41/02;H01F17/00;C23C18/50
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

本發明公開了一種制備集成電感多元復合磁芯層的方法，涉及微電子與印制電路板領域。本發明能夠克服現有技術化學共沉積法難以獲得的多元合金磁芯材料，避免了化學共沉積法將所有金屬離子的析出電位調整至相近水平實施困難的缺陷；本發明利用Ni或Co的自催化性能，將Ni或Co與磁芯顆粒共沉積到電感的目標沉積區域形成具有雙相結構的多元復合磁芯層，制得的磁芯層能夠使得電感器的電感增值大，同時本發明的制備方法相比濺射法具有工藝簡單、成膜速度快，耗能少的優勢。

技術領域

本發明涉及微電子與印制電路板領域，具體為一種基于化學沉積法制備具有雙相結構的集成電感多元復合磁芯層的方法。

背景技術

作為三大重要的無源器件之一，電感器在射頻、電源以及濾波等電路模塊中起著非常重要的作用，因而是電子產品中必不可缺的部件。但是，隨著電子產品，特別是便攜式產品向集成化和小型化方向發展，這就要求電感必須對自身性能不斷優化，減小體積，降低成本，并且具有兼容性。

目前，電感器主要有兩種結構：一種是螺旋型結構，另外一種為平面繞線型結構(可參考R.K.Ulrich等人發表的文章《Integrated passive component technology》(《集成無源元件技術》))。在磁芯電感出現之前，空心電感一直被眾多學者研究?？招碾姼泄に囅鄬唵魏芏?，自諧振頻率比較高，品質因數也相對理想，但由于單位面積的感值低，占用了寶貴的片上資源。而磁芯電感的出現解決了這個問題，磁芯層的增加能夠提高電感器的性能(包括感值和品質因子)。根據物理電磁理論可知，螺旋型結構磁芯電感的感值與磁芯材料的磁導率、磁芯尺寸等成正比。傳統磁芯層的制作方法是通過掩膜法在特定區域濺射磁芯材料。雖然通過濺射法得到的磁芯層的材料各向異性、磁導率等性能較為優良，但是，當濺射達到一定厚度后(通?！?μm后)，磁芯層的材料易產生應力從而導致其相關性能開始惡化(可參考L.Li等人發表的文章《High-frequency responses of granular CoFeHfOand amorphous CoZrTa magnetic materials》(《高頻響應的CoFeHfO顆粒以及非晶質CoZrTa磁性材料》))。而對于平面繞線型磁芯電感，通常是在電感線圈的上表面和下表面分別制作磁芯層形成“三明治”結構，并在線圈與磁芯材料之間使用絕緣材料分離，以降低其渦流損耗。針對該結構的磁芯層的制作方法，傳統的方法也是采用濺射法。故而，同螺旋型結構磁芯電感，濺射法制作平面繞線型磁芯電感亦存在其缺陷。另外，由于平面繞線型磁芯電感的線圈與磁芯層之間存在絕緣層，從而構建了一個微電容，使得該結構電感在高頻下易產生寄生電容而影響器件的感性要求。為了克服濺射法制作電感的磁芯(包括螺旋型和平面繞線型)所存在的不足，基于化學沉積方法制作電感磁芯成為了重要的方法。尤其對于螺旋型結構磁芯電感，由于化學沉積方法屬于自催化過程，使得化學沉積制備的磁芯合金材料性能穩定，因而能有效地解決螺旋型電感磁芯制作存在加厚磁芯層困難的問題。現有技術中，申請號為201510375350.0的中國專利《一種印制電路板埋嵌磁芯電感的制備方法》公開一種通過化學沉積法制備磁芯電感的方法，有效地解決了平面繞線型磁芯電感存在的寄生電容問題。然而，要實現Ni或Co與其他金屬之間的共沉積，必須將所有金屬離子的析出電位調整至相近水平，實際實施十分困難，因此導致部分多元合金磁芯材料是很難通過化學共沉積實現。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種制備集成電感多元復合磁芯層的方法，本方法能夠克服現有技術化學共沉積法難以獲得的多元合金磁芯材料，利用Ni或Co的自催化性能，將Ni或Co與磁芯顆粒共沉積到電感的目標沉積區域。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：