一種三維電感線圈及其制備方法技術

本發明專利技術針對現有MEMS三維電感線圈存在的不足，提供一種三維電感線圈，包括柔性襯底、薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極、絕緣層、磁芯薄膜、引線，其中，軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底的一邊，磁性電極位于柔性襯底的另一邊，且柔性襯底上兩邊的電極通過薄膜導線連通；柔性襯底沿著中心線彎折后，通過磁性電極與軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極的吸引，自動實現三維電感線圈電極的對應和連通。本發明專利技術采用柔性襯底、磁性電極，結構、制備方法簡單，只需要光刻的lift?off工藝，不需要后續刻蝕工藝，適合低成本的MEMS三維電感的制作，也為發展新型的三維MEMS電感提供了思路。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電子元器件領域，尤其是涉及到一種三維電感線圈及其制備方法。
技術介紹
電感線圈是電路中必不可少的基本元器件之一，在開關電源、射頻電路中，電感線圈都發揮著重要的作用。一般來說，電感線圈的中心有一個磁芯，磁芯外面有線圈骨架，在線圈骨架上饒有線圈。隨著微加工技術的發展，微機電系統（MEMS）得到了人們越來越廣泛的關注。電子元器件向著小型化的方向發展。在此背景下，電感線圈也向著小型化的方向發展。MEMS的電感線圈可以分為平面電感和三維電感。對應于平面電感來說，磁芯是平面的薄膜結構，線圈于磁芯位于一個平面上，且線圈圍繞著磁芯進行螺旋的布線，平面電感的主要問題是，漏磁大，品質因素低。對于三維電感，磁芯是薄膜結構，但是，線圈是纏繞在磁芯上的，這與宏觀的電感線圈類似。然而，對于MEMS的三維電感線圈，由于其尺寸進入微米到百微米級別，這使得MEMS的三維電感線圈加工起來非常的復雜，特別是三維的螺旋線圈，需要進行多步的光刻、刻蝕等工序。探索新型的微型三維電感線圈的設計和制備方法，對于MEMS電感線圈的發展有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術針對現有MEMS三維電感線圈存在的不足，提供一種三維電感線圈及其制備方法，該三維電感線圈采用柔性襯底、磁性電極，結構、制備方法簡單，只需要光刻的lift-off工藝，不需要后續刻蝕工藝，適合低成本的MEMS三維電感的制作，也為發展新型的三維MEMS電感提供了思路。為了實現上述目的，本專利技術所采取的技術方案為：一種三維電感線圈，包括柔性襯底、薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極、絕緣層、磁芯薄膜、引線，其中，薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底上，軟磁薄膜引線電極共2個，位于柔性襯底的兩邊；軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的總個數與磁性電極的個數相同，且軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底的一邊，磁性電極位于柔性襯底的另一邊，軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極以柔性襯底的中心線為對稱線，一一對應；第一個磁性電極與第一個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，第二個磁性電極與第二個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，以此類推，且倒數第二個磁性電極與軟磁薄膜引線電極通過薄膜導線相連接；絕緣層位于薄膜導線上，位于軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極之間；磁芯薄膜位于絕緣層之上；引線連接在軟磁薄膜引線電極上；柔性襯底沿著中心線彎折后，通過磁性電極與軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極的吸引，自動實現三維電感線圈電極的對應和連通。上述技術方案中：所述的柔性襯底為絕緣的塑料柔性襯底或者是不銹鋼柔性襯底上沉積有絕緣的薄膜；所述的磁性電極為矯頑力大于30Oe的金屬性磁性薄膜，且其厚度大于500nm；所述的軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極為矯頑力小于3Oe的金屬性軟磁薄膜，且其厚度大于300nm；所述的磁芯薄膜為軟磁鐵氧體薄膜、軟磁金屬薄膜或非晶軟磁薄膜，其厚度大于100nm；所述的薄膜引線為金屬薄膜材料，其厚度大于30nm；所述的軟磁薄膜引線電極的面積大于軟磁薄膜電極或磁性電極的面積，且軟磁薄膜電極和磁性電極的面積相同。上述三維電感線圈的制備方法如下：步驟1：利用光刻的曝光、顯影工藝，在柔性襯底上制備出薄膜導線的圖案；步驟2：利用磁控濺射的方法在薄膜導線的圖案上沉積金屬薄膜，并利用丙酮將光刻膠清洗掉，完成薄膜導線的制備；步驟3：利用光刻的曝光、顯影工藝，在柔性襯底上制備出磁性電極、軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的圖案，且上述圖案與薄膜導線形成交疊；步驟4：利用掩膜板遮擋住磁性電極的圖案；步驟5：利用磁控濺射的方法在軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的圖案處沉積金屬性軟磁薄膜；步驟6：利用掩膜板遮擋住軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極；步驟7：利用磁控濺射的方法在磁性電極的圖案處沉積矯頑力大于30Oe的金屬性磁性薄膜，當在沉積溫度小于200度時，柔性襯底選擇塑料柔性襯底或者是沉積有絕緣薄膜的不銹鋼柔性襯底，當沉積溫度大于200度時，柔性襯底選擇有絕緣薄膜的不銹鋼柔性襯底；步驟8：利用丙酮將光刻膠清洗掉，完成磁性電極、軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的制備；步驟9：利用光刻的曝光、顯影工藝，完成磁芯薄膜的圖案制備；步驟10：利用磁控濺射的方法在磁芯薄膜的圖案處依次制備絕緣層、磁芯薄膜，并領用丙酮清洗光刻膠；步驟11：將引線通過銀膠固定在軟磁薄膜引線電極上；步驟12：將經過步驟11后的柔性襯底放置在磁場中，磁場強度在0.1到2T之間，對磁性電極進行充磁，充磁時間大于10min；步驟13：將柔性襯底沿著中心線彎折，充磁后的磁性電極吸引軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極，自動實現三維電感線圈電極的對應和連通，形成三維電感線圈；步驟14：將經過步驟13的三維電感線圈的邊緣采用萬能膠水進行密封。本專利技術在柔性襯底上沉積了磁性薄膜材料作為電極，設計出三維電感的電極、連接引線的分布之后，利用磁場對磁性電極進行充磁，通過彎曲柔性襯底，自然形成了三維的電感線圈，而且，由于電極是磁性材料構成，自動吸引、對齊，十分便捷。本專利技術，只需要光刻的lift-off工藝，不需要后續刻蝕工藝，適合低成本的MEMS三維電感的制作，也為發展新型的三維MEMS電感提供了思路。附圖說明圖1是本專利技術的三維電感線圈的電極、電極連接分布示意圖；圖2是本專利技術的絕緣層、磁芯薄膜結構示意圖；圖3是本專利技術柔性襯底彎折之前的三維電感線圈結構示意圖。圖中：1柔性襯底、2薄膜導線、3磁性電極、4軟磁薄膜電極、5軟磁薄膜引線電極、6絕緣層、7磁芯薄膜、8引線。具體實施方式以下結合附圖實施例對本專利技術作進一步詳細描述。圖1是本專利技術的三維電感線圈的電極、電極連接分布示意圖，圖2是本專利技術的絕緣層、磁芯薄膜結構示意圖，圖3是本專利技術柔性襯底彎折之前的三維電感線圈結構示意圖，圖中，柔性襯底1、薄膜導線2、磁性電極3、軟磁薄膜電極4、軟磁薄膜引線電極5、絕緣層6、磁芯薄膜7、引線8，其中，薄膜導線2、磁性電極3、軟磁薄膜電極4和軟磁薄膜引線電極6位于柔性襯底1上，軟磁薄膜引線電極5共2個，位于柔性襯底1的兩邊；軟磁薄膜電極4和軟磁薄膜引線電極5的總個數與磁性電極3的個數相同，且軟磁薄膜電極4和軟磁薄膜引線電極5位于柔性襯底1的一邊，磁性電極3位于柔性襯底1的另一邊，軟磁薄膜電極4、軟磁薄膜引線電極5與磁性電極3以柔性襯底1的中心線為對稱線，一一對應；第一個磁性電極3與第一個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維電感線圈，包括柔性襯底、薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極、絕緣層、磁芯薄膜、引線，其特征在于：所述的薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底上，軟磁薄膜引線電極共2個，位于柔性襯底的兩邊；所述的軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的總個數與磁性電極的個數相同，且軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底的一邊，磁性電極位于柔性襯底的另一邊，軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極以柔性襯底的中心線為對稱線，一一對應；所述的第一個磁性電極與第一個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，第二個磁性電極與第二個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，以此類推，且倒數第二個磁性電極與軟磁薄膜引線電極通過薄膜導線相連接；所述的絕緣層位于薄膜導線上，位于軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極之間；所述的磁芯薄膜位于絕緣層之上；所述的引線連接在軟磁薄膜引線電極上；所述的柔性襯底沿著中心線彎折后，通過磁性電極與軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極的吸引，自動實現三維電感線圈電極的對應和連通。

【技術特征摘要】
1.一種三維電感線圈，包括柔性襯底、薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引
線電極、絕緣層、磁芯薄膜、引線，其特征在于：
所述的薄膜導線、磁性電極、軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底上，軟磁
薄膜引線電極共2個，位于柔性襯底的兩邊；
所述的軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極的總個數與磁性電極的個數相同，且軟磁薄
膜電極和軟磁薄膜引線電極位于柔性襯底的一邊，磁性電極位于柔性襯底的另一邊，軟磁
薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極以柔性襯底的中心線為對稱線，一一對應；
所述的第一個磁性電極與第一個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，第二個磁性電極
與第二個軟磁薄膜電極通過薄膜導線相連接，以此類推，且倒數第二個磁性電極與軟磁薄
膜引線電極通過薄膜導線相連接；
所述的絕緣層位于薄膜導線上，位于軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電極與磁性電極之
間；
所述的磁芯薄膜位于絕緣層之上；
所述的引線連接在軟磁薄膜引線電極上；
所述的柔性襯底沿著中心線彎折后，通過磁性電極與軟磁薄膜電極、軟磁薄膜引線電
極的吸引，自動實現三維電感線圈電極的對應和連通。
2.根據權利要求1所述的一種三維電感線圈，其特征在于：
所述的柔性襯底為絕緣的塑料柔性襯底或者是不銹鋼柔性襯底上沉積有絕緣的薄膜；
所述的磁性電極為矯頑力大于30Oe的金屬性磁性薄膜，且其厚度大于500nm；
所述的軟磁薄膜電極和軟磁薄膜引線電極為矯頑力小于3Oe的金屬性軟磁薄膜，且其
厚度大于300nm；
所述的磁芯薄膜為軟磁鐵氧體薄膜、軟磁金屬薄膜或非晶軟磁薄膜，其厚度大于100
nm；
所述的薄膜引線為金屬薄膜材料，其厚度大于30nm；
所述的軟磁薄膜引線電極的面積大于軟磁薄膜電極或磁性電極的面積，且軟磁薄膜電
極和磁性電極的面積相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林志蘋，
申請(專利權)人：林志蘋，
類型：發明
國別省市：浙江;33