[发明专利]嵌入式环形电感器

说明书

背景技术

众所周知，每当导体中存在电流时，便产生磁场。电感器是一种无源电元件，其包括一系列电感绕组或线圈(下面称为“匝”)，它们协同操作，以便当在这些匝中建立电流时在特定区域中限定磁场。电感器在磁场中存储能量的能力由电感L来描述，其一般地说与匝数的平方N²以及在其中建立磁场的区域的导磁率μ成正比。导磁率μ通常根据相对导磁率μ_r来讨论，相对导磁率μ_r是导磁率μ与自由空间导磁率μ₀之比。即

μr=μμ0]]>

通常电感器被绕在导磁率大于空气(即μ_r＞1.0)的铁磁芯上，以便对于给定匝数提供较大电感。这种铁磁芯具有各种形状，从简单的圆柱形杆到环形环。已知环形具有某些优点，因为对于给定导磁率和匝数，与螺线管(杆形)铁磁芯相比，它们提供较高的电感。环形还具有另一个优点，即，其基本上把电感器产生的磁场包含在铁磁芯区域内，从而限制RF泄露，并使得与附近其它元件的耦合和干扰最小。对于典型的环形电感器，其电感由下式给出：

L=μN2h2πlnba]]>

其中，h是电感器的高度，a是电感器的内径，b是电感器的外径。

然而，在微型RF电路中，实现环形电感器尤其困难。因而，在微型RF电路中，电感器趋于作为在RF衬底上直接形成的表面安装元件或平面螺旋线来实现。平面螺旋电感器和环形电感器相比具有严重缺点，它们基本上不能包含它们所产生的磁场。虽然表面安装的环形电感器能够很好地工作，但是这种元件所需的电路板不动产是构成RF系统的整个尺寸的重要因素。的确，无源表面安装器件的使用通常需要比包含电路元件所需的更大电路板。

授予Krone等人的美国专利5,781,091披露了一种电子电感器件和以刚性铜覆环氧树脂叠片来制造该器件的方法。其中的处理包括在环氧树脂叠片内钻一系列隔开的孔、蚀刻铜覆层使之完全脱离电路板、在第二叠片的上方设置环氧树脂叠片、在每个间隔开的孔内设置环形铁磁芯、以及利用纤维填充的环氧树脂来填充每个孔的其余部分。这种技术涉及许多附加处理步骤，这些步骤一般不是在制造常规环氧树脂电路板时涉及的常规步骤部分。这些附加步骤自然涉及进一步的花费。此外，这种技术不能很好地适用于其它类型的衬底，例如下面所述的陶瓷类型。

在850-1000℃下煅烧的玻璃陶瓷衬底通常被称为低温共烧陶瓷(LTCC，low-temperature co-fired ceramics)。这类材料具有若干优点，这些优点使得其尤其适于用作RF系统的衬底。例如，来自Dupont^的低温951共烧Green Tape^TM是金和银相容的，并且其具有对于许多应用稳定的热胀系数(TCE)和相对强度。其它LTCC陶瓷带产品可以从416East Church Road，King of Prussia，PA 19406-2625，USA的Electro-Science Laboratories，Inc.得到。LTCC产品的制造者一般还提供可以与其LTCC产品相容的金属膏，用于限定金属迹线和通孔。

关于传统LTCC处理的处理流程包括：(1)从一卷中切割未加工(未烧)的陶瓷带，(2)从未加工带中除去背衬，(3)冲孔用作电通孔的孔，(4)利用导体膏填充通孔并丝网印刷形成图案的导体，(5)堆叠、对准和层叠各个带层，(6)煅烧堆叠体以烧结粉末并致密化，以及(7)把煅烧过的陶瓷锯成各个衬底。