[發(fā)明專利]一種MEMS環(huán)形螺線管電感器及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811277260.8 | 申請日： | 2018-10-30 |
| 公開（公告）號： | CN109326421B | 公開（公告）日： | 2020-10-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陶智;李海旺;徐天彤;吳瀚梟 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | H01F27/26 | 分類號： | H01F27/26;H01F27/28;H01F27/30;H01F41/00 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002 | 代理人： | 王瑩;李相雨 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 mems 環(huán)形 螺線管 電感器 及其 制造 方法 | ||
1.一種MEMS環(huán)形螺線管電感器，其特征在于，包括：硅襯底、環(huán)形軟磁鐵芯和螺線管；其中，
所述環(huán)形軟磁鐵芯包裹在所述硅襯底內(nèi)部，所述硅襯底上設(shè)置有螺旋孔道，且所述環(huán)形軟磁鐵芯穿過所述螺旋孔道的中心，所述螺線管設(shè)置在所述螺旋孔道中；
所述硅襯底分為上硅襯底和下硅襯底，所述環(huán)形軟磁鐵芯分為上鐵芯和下鐵芯，且所述上鐵芯和所述下鐵芯形狀相同；
所述上硅襯底的下表面設(shè)置有與所述上鐵芯形狀相對應(yīng)的鐵芯槽，所述下硅襯底的上表面設(shè)置有與所述下鐵芯形狀相對應(yīng)的鐵芯槽，所述上鐵芯和所述下鐵芯分別設(shè)置在對應(yīng)的鐵芯槽中，且所述上硅襯底的下表面和所述下硅襯底的上表面相互鍵合，使得所述上鐵芯的下表面和所述下鐵芯的上表面相互對準(zhǔn)；
所述螺旋孔道包括多條第一水平溝槽、多條第二水平溝槽以及多個豎直通孔；
所述第一水平溝槽設(shè)置在所述硅襯底的上表面，所述第二水平溝槽設(shè)置在所述硅襯底的下表面，所述豎直通孔貫通所述硅襯底的上表面和下表面；
所述螺旋孔道中的任一所述第一水平溝槽的首尾分別與兩個豎直通孔連通，且所述兩個豎直通孔分別與兩個相鄰的第二水平溝槽連通；
其中，所述上鐵芯和所述下鐵芯，為所述上硅襯底和所述下硅襯底的鐵芯槽內(nèi)電鍍形成；
在所述下硅襯底的下表面磁控濺射第四預(yù)設(shè)厚度的金屬鈦作為中間層，并在所述中間層上磁控濺射第五預(yù)設(shè)厚度的金屬銅作為種子層，再在所述旋孔道的第二溝槽和豎直通孔內(nèi)電鍍金屬銅直至金屬銅填充至第一溝槽的下平面的位置；在所述上硅襯底的上表面磁控濺射金屬銅作為種子層后，電鍍金屬銅直至所述螺旋孔道完全被金屬銅填滿得到所述螺線管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS環(huán)形螺線管電感器，其特征在于，還包括兩個引腳和兩個引腳槽；
所述兩個引腳槽設(shè)置在所述硅襯底的上表面，所述兩個引腳槽分別與所述螺旋孔道的首尾連通，所述兩個引腳分別設(shè)置在所述兩個引腳槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS環(huán)形螺線管電感器，其特征在于，所述環(huán)形軟磁鐵芯由鐵鎳合金材料或鐵鈷合金材料制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS環(huán)形螺線管電感器，其特征在于，所述螺線管由金屬銅制作而成。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一項所述的MEMS環(huán)形螺線管電感器的制造方法，其特征在于，包括：
步驟1，分別制作上硅襯底和下硅襯底；其中，
制作所述上硅襯底包括：
對第一預(yù)設(shè)厚度的第一硅片進(jìn)行第一次熱氧化；
根據(jù)螺旋孔道的結(jié)構(gòu)，分別在經(jīng)第一次氧化后的所述第一硅片的上表面、內(nèi)部和下表面硅深刻蝕出多條第一水平溝槽、多個豎直通孔的上半部分以及鐵芯槽；
對經(jīng)硅深刻蝕得到的所述第一硅片進(jìn)行第二次熱氧化，得到所述上硅襯底；
制作所述下硅襯底包括：
對第一預(yù)設(shè)厚度的第二硅片進(jìn)行第一次熱氧化；
根據(jù)螺旋孔道的結(jié)構(gòu)，分別在經(jīng)第一次氧化后的所述第二硅片的上表面、內(nèi)部和下表面硅深刻蝕出鐵芯槽、多個豎直通孔的下半部分及多條第二水平溝槽；
對所述第二硅片進(jìn)行第二次熱氧化，得到所述下硅襯底；
步驟2，分別在所述上硅襯底和所述下硅襯底的鐵芯槽內(nèi)電鍍形成上鐵芯和下鐵芯；
步驟3，將所述上硅襯底的上表面和所述下硅襯底的下表面相互對準(zhǔn)，且使所述上鐵芯的下表面和所述下鐵芯的上表面相互對準(zhǔn)后，將所述上硅襯底和所述下硅襯底低溫鍵合，鍵合后的所述上硅襯底和所述下硅襯底中形成所述螺旋孔道；
步驟4，在所述螺旋孔道中電鍍形成螺線管，即得到MEMS環(huán)形螺線管電感器；
所述在所述螺旋孔道中電鍍形成螺線管，具體包括：
在所述下硅襯底的下表面磁控濺射第四預(yù)設(shè)厚度的金屬鈦作為中間層，并在所述中間層上磁控濺射第五預(yù)設(shè)厚度的金屬銅作為種子層，再在所述旋孔道的第二溝槽和豎直通孔內(nèi)電鍍金屬銅直至金屬銅填充至第一溝槽的下平面的位置；
在所述上硅襯底的上表面磁控濺射金屬銅作為種子層后，電鍍金屬銅直至所述螺旋孔道完全被金屬銅填滿，即得到所述螺線管。
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