一种微型耦合线圈及其制造方法技术

技术编号：40844493 阅读：14 留言：0更新日期：2024-04-01 15:12

本发明专利技术涉及集成电路及微电子机械技术领域，特别是涉及一种微型耦合线圈及其制造方法。本发明专利技术的微型耦合线圈，包括衬底、容纳孔、原级金属线圈、次级金属线圈和绝缘隔离层：容纳孔形成于衬底中，原级金属线圈和次级金属线圈设置在衬底中，且位于容纳孔的外围；绝缘隔离层设置在衬底中，且位于原级金属线圈和次级金属线圈之间以对二者进行隔离。本发明专利技术的微型耦合线圈，由于原级金属线圈和次级金属线圈被绝缘隔离层隔离，因此二者之间不容易被高电压击穿，从而使得微型耦合线圈能够承载较高的电压，耐高压能力较强。此外，本发明专利技术的微型耦合线圈能量传输效率较高，传输质量较好。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路及微电子机械，特别是涉及一种微型耦合线圈及其制造方法。

技术介绍

1、耦合线圈是一种利用电磁感应原理来实现两个或多个电路之间能量传递的电子元件。在耦合线圈中，当交流电流通过一个线圈时，会在其周围产生交变磁场，这个磁场会影响到另一个线圈，从而在另一个线圈中产生电动势(电压)。这种通过磁场耦合的方式，可以实现信号的传输或者能量的传递。

2、耦合线圈是电子和电气工程中非常重要的组件，它们在能量传递和信号传输方面发挥着关键作用。耦合线圈的应用非常广泛，如变压器、电感耦合电路、无线电能传输系统、传感器和探测器等。

3、其中，微型耦合线圈的应用也越来越普遍，微型耦合线圈是指尺寸较小、用于特定应用中的耦合线圈。它们通常具有紧密的绕制和较小的体积，以适应空间受限的应用环境。微型耦合线圈在电子和电气设备中有着广泛的应用，尤其是在高频和无线通信系统中。

4、现有技术中的微型耦合线圈通常由漆包线制成，漆包线是一种特殊的导线，其表面涂有一层绝缘漆，用于提供额外的绝缘保护和改善线圈的电气性能。在耦合线圈中，漆包线通常用于绕制原级和次级线圈，这些线圈之间的电磁耦合实现了能量或信号的传递。然而，这类微型耦合线圈存在较大缺陷，一方面，微型化难度较大，加工成本较高，另一方面，耐高压能力较差，不能适用于对耐高压能力有较高要求的场合。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于，提供一种微型耦合线圈及其制造方法，以提高现有技术中的微型耦合线圈的耐高压能力。

<p>2、本专利技术的微型耦合线圈，包括：

3、衬底；

4、容纳孔，形成于所述衬底中；

5、原级金属线圈和次级金属线圈，设置在所述衬底中，且位于所述容纳孔的外围；

6、绝缘隔离层，设置在所述衬底中，且位于所述原级金属线圈和所述次级金属线圈之间以对二者进行隔离。

7、进一步地，所述原级金属线圈包括多个间隔布置且相互连接的原级线圈段，所述次级金属线圈包括多个间隔布置且相互连接的次级线圈段，所述原级线圈段和所述次级线圈段依次逐一交替间隔布置，任意相邻的所述原级线圈段和所述次级线圈段之间均设置有所述绝缘隔离层。

8、进一步地，所述绝缘隔离层在其长度方向上将所述衬底划分为原级区域和次级区域，所述原级金属线圈位于所述原级区域中，所述次级金属线圈位于所述次级区域中。

9、进一步地，所述绝缘隔离层为s形或蛇形。

10、进一步地，所述绝缘隔离层在其宽度方向上自所述衬底的外表面延伸至所述容纳孔的内壁面。

11、进一步地，所述绝缘隔离层为二氧化硅层。

12、进一步地，所述绝缘隔离层的厚度尺寸范围为5-15微米。

13、进一步地，所述衬底包括相互键合的第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底相互键合的表面围成所述容纳孔。

14、进一步地，所述衬底的表面具有绝缘介质层。

15、进一步地，还包括磁芯，设置于所述容纳孔中。

16、本专利技术还提供一种微型耦合线圈的制造方法，包括：

17、提供衬底；

18、在所述衬底中形成原级线圈沟槽、次级线圈沟槽、绝缘隔离槽和容纳孔，所述原级金属线圈和所述次级金属线圈位于所述容纳孔的外围，所述绝缘隔离槽位于所述原级线圈沟槽和所述次级线圈沟槽之间；

19、在所述绝缘隔离槽中填充绝缘介质以形成绝缘隔离层；

20、在所述原级线圈沟槽中填充金属以形成原级金属线圈，在所述次级线圈沟槽中填充金属以形成次级金属线圈。

21、进一步地，所述衬底包括第一衬底和第二衬底，并键合在一起。

22、进一步地，在所述衬底中形成原级线圈沟槽、次级线圈沟槽、绝缘隔离槽和容纳孔的过程包括：

23、在所述第一衬底中形成第一原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一绝缘隔离槽和第一插槽；

24、在所述第二衬底中形成第二原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二绝缘隔离槽和第二插槽；

25、将所述第一衬底和所述第二衬底键合，所述第一原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分与所述第二原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分配合形成所述原级线圈沟槽，所述第一次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分与所述第二次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分配合形成所述次级线圈沟槽，所述第一绝缘隔离槽与所述第二绝缘隔离槽配合形成所述绝缘隔离槽，所述第一插槽与所述第二插槽配合形成所述容纳孔。

26、进一步地，在所述第一衬底中形成第一原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一绝缘隔离槽和第一插槽的过程包括：

27、在所述第一衬底上的相对两个侧面上形成氧化层；

28、对一个侧面上的所述氧化层进行图形化；

29、利用光刻胶和图形化的氧化层作为复合掩模，对所述第一衬底进行刻蚀，形成第一绝缘隔离槽、第一原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分、第一次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分；

30、去除所述光刻胶，并利用所述图形化的氧化层为掩模继续刻蚀，形成第一原级线圈沟槽和第一次级线圈沟槽，同时所述第一绝缘隔离槽、所述第一原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分以及所述第一次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分被继续刻蚀；

31、对另一个侧面上的所述氧化层进行图形化；

32、以图形化的所述氧化层为掩模，刻蚀所述第一衬底，形成第一插槽，且所述第一绝缘隔离槽、所述第一原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分以及所述第一次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分被刻穿。

33、进一步地，在所述第二衬底中形成第二原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二绝缘隔离槽和第二插槽的过程包括：

34、在所述第二衬底上的相对两个侧面上形成氧化层；

35、对一个侧面上的所述氧化层进行图形化；

36、利用光刻胶和图形化的氧化层作为复合掩模，对所述第二衬底进行刻蚀，形成第二绝缘隔离槽、第二原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分、第二次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分；

37、去除所述光刻胶，并利用所述图形化的氧化层为掩模继续刻蚀，形成第二原级线圈沟槽和第二次级线圈沟槽，同时所述第二绝缘隔离槽、所述第二原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分以及所述第二次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分被继续刻蚀；

38、对另一个侧面上的所述氧化层进行图形化；

39、以图形化的所述氧化层为掩模，刻蚀所述第二衬底，形成第二插槽，且所述第二绝缘隔离槽、所述第二原级线圈沟槽的垂直互联通孔部分以及所述第二次级线圈沟槽的垂直互联通孔部分被刻穿。

40、进一步地，所述在第一衬底和所述第二衬底的键合过程包括：

41、将所述第一衬底和所述第二衬底上下堆叠对准，先进行硅-硅直接亲水预键合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微型耦合线圈，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述原级金属线圈包括多个间隔布置且相互连接的原级线圈段，所述次级金属线圈包括多个间隔布置且相互连接的次级线圈段，所述原级线圈段和所述次级线圈段依次逐一交替间隔布置，任意相邻的所述原级线圈段和所述次级线圈段之间均设置有所述绝缘隔离层。

3.根据权利要求2所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层在其长度方向上将所述衬底划分为原级区域和次级区域，所述原级金属线圈位于所述原级区域中，所述次级金属线圈位于所述次级区域中。

4.根据权利要求3所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层为S形或蛇形。

5.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层在其宽度方向上自所述衬底的外表面延伸至所述容纳孔的内壁面。

6.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层为二氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层的厚度尺寸范围为5-15微米。

8.根据权利要求

9.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述衬底的表面具有绝缘介质层。

10.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，还包括磁芯，设置于所述容纳孔中。

11.一种微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，所述衬底包括第一衬底和第二衬底，并键合在一起。

13.根据权利要求12所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，在所述衬底中形成原级线圈沟槽、次级线圈沟槽、绝缘隔离槽和容纳孔的过程包括：

14.根据权利要求13所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，在所述第一衬底中形成第一原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第一绝缘隔离槽和第一插槽的过程包括：

15.根据权利要求13所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，在所述第二衬底中形成第二原级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二次级线圈沟槽及其垂直互联通孔部分、第二绝缘隔离槽和第二插槽的过程包括：

16.根据权利要求12所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，所述在第一衬底和所述第二衬底的键合过程包括：

17.根据权利要求16所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，在键合后，还包括：

18.根据权利要求17所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，在将所述多晶硅薄膜转变为二氧化硅层之后，还包括：在所述绝缘隔离槽中沉积二氧化硅，以使得所述绝缘隔离槽完全被二氧化硅填充。

19.根据权利要求11所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，通过MEMS微铸造工艺，形成所述原级金属线圈和所述次级金属线圈。

20.根据权利要求11所述的微型耦合线圈的制造方法，其特征在于，还包括：将磁芯设置于所述容纳孔中。

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【技术特征摘要】

1.一种微型耦合线圈，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层为s形或蛇形。

5.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层在其宽度方向上自所述衬底的外表面延伸至所述容纳孔的内壁面。

6.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层为二氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述绝缘隔离层的厚度尺寸范围为5-15微米。

8.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述衬底包括相互键合的第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底相互键合的表面围成所述容纳孔。

9.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，所述衬底的表面具有绝缘介质层。

10.根据权利要求1所述的微型耦合线圈，其特征在于，还包括磁芯，设置于所述容纳孔中。

11.一种微型耦合线圈的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昕欣，陈昌南，顾杰斌，
申请(专利权)人：上海迈铸半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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