[發明專利]一種帶磁芯的微型變壓器的制作方法和變壓器

有效

• 申請號: 202010731130.8
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112086274B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 薛愷;鐘智勇;鄭宗森;葉根祥;林志濱;王康
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;廈門云天半導體科技有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H01F41/02;H01F41/04
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠;林燕玲

一種帶磁芯的微型變壓器的制作方法和變壓器，包括如下步驟：1)在磁性襯底上制作多個微槽結構；2)在隱性框架襯底上制作若干通孔組，并往通孔組內填充金屬材料構成嵌入式互聯結構；3)對隱性框架襯底進行切割構成若干具有至少一嵌入式互聯結構的隱性框架，將隱性框架嵌入對應的微槽結構內并固定；4)在磁性襯底的正面和背面分別制作至少兩組平面互聯結構，每組平面互聯結構與相鄰兩隱性框架的嵌入式互聯結構電性連接，從而構成至少一初級繞組和至少一次級繞組；5)在至少一初級繞組上制作輸入端口，在至少一次級繞組上制作輸出端口。本發明利用磁性材料組成閉合回路實現更高的轉化效率，制作的小型化的高性能變壓器，可以為小型化電子產品以及便攜式可穿戴系統提供高集成密度的電源管理解決方案。

技術領域

本發明涉及變壓器領域，特別是指一種帶磁芯的微型變壓器的制作方法和變壓器。

背景技術

隨著電子產品性能的提高，電子產品的小型化、輕量化和集成化的要求越來越嚴格，但是無源器件的小型化卻大大落后于有源器件的小型化，尤其是感性器件。因為磁性材料加工工藝和微電子工藝無法兼容，電子系統中電感的小型化和集成化水平仍然很低。雖然當前學術界和產業界對微型電感和變壓器的研發越來越重視，但是片上電感仍無法有效提高電感密度，片上變壓器的性能也受到很大限制。片上感性器件研發仍然無法取得突破的原因有以下幾點：1、傳統的電感工藝難以實現電感器件的微電子化；2、微電子行業的工藝無法兼容磁性材料的制作工藝，使得片上集成感性器件性能受到限制；3、要進行深入的電感器件研發需要有電磁學的器件設計理論，磁性材料的知識背景和研發加工條件，微電子工藝的系統集成能力等多學科的背景和實驗條件，而且這幾個學科的專業性都很高，實驗條件投入巨大，學科交叉度不高，使得同時滿足這幾個條件的難度太大，限制了感性器件的研發水平。

隨著5G通信系統的發展，片上系統的工作電壓不斷降低,使得集成變壓器的作用日益顯著。片上集成變壓器的應用需求將越來越多，比如：在低壓電路中可以提供無電壓擺幅損耗的級間耦合，在射頻電路中能夠引入低噪聲反饋網絡，更是正交壓控振蕩器的重要元件。但是由于磁性材料片上集成技術的制約，片上集成變壓器的效率等性能指標受到很大限制。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的上述缺陷，提出一種帶磁芯的微型變壓器的制作方法和變壓器，采用微電子工藝制作微型變壓器繞組，并利用重構技術完成嵌入式磁芯制作，實現高集成化的微型變壓器結構。

本發明采用如下技術方案：

一種帶磁芯的微型變壓器的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在磁性襯底上制作多個微槽結構；

2)在隱性框架襯底上制作若干通孔組，并往通孔組內填充金屬材料構成嵌入式互聯結構；

3)對隱性框架襯底進行切割構成若干具有至少一嵌入式互聯結構的隱性框架，將隱性框架嵌入對應的微槽結構內并固定；

4)在磁性襯底的正面和背面分別制作至少兩組平面互聯結構，每組平面互聯結構與相鄰兩隱性框架的嵌入式互聯結構電性連接，從而構成至少一初級繞組和至少一次級繞組；

5)在初級繞組上制作至少一組輸入端口，在次級繞組上制作至少一輸出端口。

優選的，采用激光刻蝕、等離子體轟擊、噴砂或超聲波刻蝕制作所述微槽結構。

優選的，所述微槽結構為盲孔或通孔，微槽結構的邊長為0.05-1.5mm。

優選的，所述隱性框架襯底為硅、玻璃、陶瓷或有機基板，其厚度為0.05-1.5mm。

優選的，步驟2)中，采用涂膠、光刻、曝光、顯影、刻蝕和去膠的方式，或直接用激光或機械鉆孔制作所述通孔組。

優選的，步驟2)中，往通孔組內填充金屬材料，具體包括：先在隱性框架襯底的正面和背面制作金屬薄膜做種子層，然后利用電鍍工藝填充通孔。