一种新型电感器及其加工方法

技术领域

本发明涉及高频/射频器件设计技术领域，具体涉及一种新型电感器及其加工方法。

背景技术

电感器是高频和射频设备领域常用的器件，对高频和射频器件的性能有重要的影响。射频前端器件基板上的电感，目前业界主要有两种方案，主流是采用分立的电感器件，近年来新兴基板上集成电感器件，即通过基板上走线和基板上的过孔形成线绕电感结构形成特定感值的电感，如下图1所示，信号经第一层金属层(1)通过层间过孔一(11)到第二层金属层(2)，然后再经层间过孔二(21)到第三层金属层(3)(此处三层基板仅为举例，多层基板以此类推)，层间金属形成空间螺旋电感。主流方案使用分立器件，虽然工艺成熟，但会增加物料成本和工序成本，而且会因电感器件本身的失效和SMT失效导致模块良率降低。新兴的基板上集成电感方案则因受到基板材料损耗和基板空间受限的问题，难以做到感值和Q值都满意的电感器。

发明内容

针对目前主流方案和新兴方案技术之不足，本发明提出了一种能实现基板上集成电感，且感值和Q值都能大幅度提高的设计和加工方案，同时本发明的加工方法简单，其成本低，工序少且可靠性高。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种新型电感器，其特征在于，所述的电感器包括尺寸相同的N层金属层以及中心磁芯，且N为大于等于2的正整数；第一层金属层到第N层金属层依次叠加，且金属层之间填充有绝缘材料；所述的第一层金属层和第N层金属层上均设置有一个层间过孔，中间的金属层上均设置有两个层间过孔，电信号经过所述层间过孔传递给下一层的金属层；所述的中心磁芯处于各金属层的中间位置，并且所述的中心磁芯不与各金属层有任何电路连接。

进一步的，所述的绝缘材料为环氧树脂。

进一步的，所述的中心磁芯为镍加工形成的实心圆柱体。

进一步的，所述层间过孔的直径为40-50μm。

进一步的，所述中心磁芯的直径为60-100μm。

进一步的，所述的电感器包括尺寸相同的N层金属层以及中心磁芯，且N为大于等于3的正整数。

具体的，本发明设计的新型电感器通过在各金属层中心处设置类似实心的镍圆柱体中心磁芯，该磁芯即可形成空间螺旋电感的铁磁性磁芯。本发明设计的新型电感器相对于传统的分立电感器件，其成本低，性能优异，可靠性好。本发明选用镍作为中心磁芯的制造材料，能够使得该电感器的感值和Q值增加数十至数百倍。

一种新型电感器的加工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、根据第一层金属层的形状，在基板上指定区域涂覆药液，腐蚀掉多余的基板，形成所述第一层金属层，且第一层金属层上具一个有层间过孔；

S2、在高温、高压环境下，在所述第一层金属层上叠放第二层基板，且该层基板的一面涂覆有环氧树脂，所述的环氧树脂与所述第一层金属层接触，在该层基板的另一面指定区域涂覆药液，腐蚀掉多余的基板，形成第二层金属层，且第二层金属层上具两个有层间过孔；

S3、在高温、高压环境下，在所述第二层金属层上叠放第三层基板，且该层基板的一面涂覆有环氧树脂，所述的环氧树脂与所述第二层金属层接触，然后在该层基板的另一面指定区域涂覆药液，腐蚀掉多余的基板，形成第三层金属层，且第三层金属层上具两个有层间过孔；以此类推，重复上述过程，在第N-1层金属层上叠放第N层基板，然后通过药液腐蚀掉多余的基板，形成第N层金属层，且第N层金属层上具有一个层间过孔；

S4、然后在环氧树脂上开孔，且所开的孔不与各金属层接触；

S5、向步骤S4的开的孔内镀镍，形成所述中心磁芯，即完成所述新型电感器的加工。

进一步的，所述新型电感器的加工方法，还包括以下步骤：

S5-1、准备一个盖板，并在所述盖板上加工出一个镀镍孔，且所述镀镍孔的直径与步骤S4中的孔径相同；

S5-2、将所述盖板叠放在最外层的金属层上，并使所述镀镍孔与步骤S4中所开的孔完全对齐；

S5-3、从所述盖板侧经镀镍孔向步骤S4的开的孔内镀镍，形成所述中心磁芯，即完成所述新型电感器的加工。

进一步的，所述新型电感器的加工方法，所述基板的厚度为10-30μm，且基板上涂覆的环氧树脂的厚度为20-40μm。

具体的，通过设置盖板并在盖板上机加工出用于镀镍的孔，这样可以避免直接向步骤S4的孔内镀镍时镍材料溅射的问题，即通过该种方式使镀镍时只能在环氧树脂的孔内形成圆柱状的磁芯，不会造成镀镍时镍的外露，可以使所加工出的电感器性能优异且可靠性高。

进一步的，所述新型电感器的加工方法，所述的基板为铜片。

进一步的，所述新型电感器的加工方法，所述的盖板为钢板。

具体的，本发明的新型电感器加工工艺相对于传统的分立电感器件，成本低，工序少，可靠性高。镍的相对磁导率为1120，镍合金的相对磁导率为10-60000，所以本发明方案即可在不增加基板空间的条件下，使基板集成电感的感值和Q值增加数十至数百倍，同时镀镍工艺成熟简单，成本低，易于加工实现，且具有很高的可靠性，所以按此生产的高频/射频前端器件会具有极优的性能和更好的可靠性。

具体的，所述的药液只能腐蚀点多余的基板(铜片)材料，并不能腐蚀掉基板上涂覆的环氧树脂。因此，所述的中心磁芯由基板上的环氧树脂进行固定，在中心磁芯不与各金属层连接的条件下，依然能使该中心磁芯与各基板形成一个整体电感器件。

本发明的有益效果：

本发明设计的新型电感器通过在各金属层中心处设置类似实心的镍圆柱体中心磁芯，该磁芯即可形成空间螺旋电感的铁磁性磁芯。本发明设计的新型电感器相对于传统的分立电感器件，其成本低，加工工序少，可靠性高，并且本发明设计制造的电感器的感值和Q值增加数十至数百倍。本发明的新型电感器相对于新兴的基板集成电感方案，性能优异，可靠性更好。本发明的加工方法，成本低，易于加工实现，且具有很高的可靠性，按此本发明方法生产的高频/射频前端器件会具有极优的性能和更好的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有的分立电感器件的结构示意图；

图2为本发明设计的新型电感器件的结构示意图。

图中：1第一层金属层、2第二层金属层、3第三层金属层、4中心磁芯、5环氧树脂、11层间过孔一、21层间过孔二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例1

如图2所示，一种新型电感器，其特征在于，所述的电感器包括尺寸相同的三层金属层以及中心磁芯4；第一层金属层1、第二层金属层2和第三层金属层3依次叠加，且金属层之间填充有绝缘材料(环氧树脂)；所述的第一层金属层1和第三层金属层上分别设置有一个层间过孔一11和一个层间过孔三，中间的第二层金属层2上设置有两个层间过孔二21(其中一个层间过孔二21被层间过孔一11覆盖，另一个层间过孔二21将层间过孔三覆盖，因此在图2中仅示出了层间过孔一11和其中一个层间过孔二21，另一个层间过孔二21和层间过孔三被掩盖未示出)，电信号经过所述层间过孔一11传递给层间过孔二21(即电信号由第一层金属层1传递到第二层金属层2)，再由层间过孔二21传递给层间过孔三(即电信号由第二层金属层2传递到第三层金属层3)；所述的中心磁芯4处于各金属层的中间位置(所述的中心磁芯4为镍金属加工形成的实心圆柱体)，并且所述的中心磁芯4不与各金属层有任何电路连接。

优选的，上述设置的层间过孔一11、层间过孔二21、层间过孔三的直径为40微米；所述中心磁芯的直径设置为70微米。

实施例2

上述实施例1所述的新型电感器的加工方法，包括如下步骤：

S1、根据第一层金属层1的形状，在基板上的指定区域涂覆腐蚀药液，腐蚀掉多余的基板，保留第一层金属层1形状的基板，即形成所述第一层金属层1，且第一层金属层上具一个有层间过孔11；所述基板的厚度为20微米；

S2、在高温、高压环境下(利用高温、高压的环境使基板上的环氧树脂融化，然后再与其它的金属层粘接到一起)，在所述第一层金属层1上叠放第二层基板，且该层基板的一面涂覆有环氧树脂，环氧树脂与所述第一层金属层1粘接，在该层基板的另一面指定区域涂覆药液，腐蚀掉多余的基板(但环氧树脂5未被腐蚀)，形成第二层金属层2，且第二层金属层上具两个有层间过孔，即两个层间过孔二21；所述的基板为厚度20微米的铜片，所述基板上涂覆的环氧树脂的厚度为30微米；

S3、继续在高温、高压环境下，在所述第二层金属层2上叠放第三层基板，然后通过药液腐蚀掉多余的基板，形成第三层金属层3，且第三层金属层上具有一个层间过孔三；

S4、然后在环氧树脂上开孔，且所开的孔不与各金属层接触；

S5-1、准备一个盖板(盖板为钢板)，并在所述盖板上加工出一个直径为70微米的镀镍孔，且所述镀镍孔的直径与上述步骤S4中的孔径相同；

S5-2、然后将所述盖板叠放在最外层的金属层上(即该在第一层金属层1或第三层金属层3上)，并使所述镀镍孔与步骤S4中所开的孔完全对齐；

S5-3、从所述盖板的一侧经过镀镍孔向步骤S4的开的孔内镀镍，形成所述中心磁芯4(中心磁芯4为镀镍形成的实心圆柱体)，即完成了所述新型电感器的加工。

本发明设计加工的新型电感器通过设置实心的镍圆柱体状的中心磁芯，该磁芯即可形成空间螺旋电感的铁磁性磁芯。本发明设计的新型电感器相对于传统的分立电感器件，其成本低，性能优异，可靠性好。本发明设计加工的新型电感器能够使得该电感器的感值和Q值增加数十至数百倍。

上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。