[发明专利]一种石英材料内部的螺线管微电感的制备方法

权利要求书

1.一种石英材料内部的螺线管微电感的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、飞秒激光加工：石英玻璃固定在三维精密工作台上，将调制好的飞秒激光光束聚焦作用在石英玻璃内部，编程控制工作台运动使飞秒激光束焦点在石英玻璃内部扫描出微螺线和其它轨迹的破坏区；

步骤二、利用氢氟酸对石英材料飞秒激光改性区的高腐蚀率特性，将扫描后的石英玻璃置于超声波环境的氢氟酸溶液中进行选择性腐蚀，直到形成预设的微螺旋通道、直通道和其它微通道结构；

步骤三、使用PDMS固化工艺制作PDMS基底块，使用通孔打孔器在PDMS基底块上制作导流孔；对于有磁芯结构的螺线管微电感包括两种PDMS基底块:一种用来制作螺旋导电线圈，另一种用来制作磁芯。

步骤四、将经过飞秒激光诱导化学腐蚀的石英玻璃芯片和PDMS基底块对准封装，将PDMS基底块上的导流孔与石英芯片上的微通道入口对齐，并利用PDMS与玻璃的自粘合特性封装；

步骤五、向石英玻璃内部的三维螺旋微通道中灌入液态导电介质材料，并固化获得微电感的螺旋导电线圈；

所述的液态导电介质材料包括液态的镓金属、镓铟共晶体、导电银胶或碳纳米管固化导电胶中的一种；

步骤六、此步骤只适用于有磁芯结构的螺线管微电感，更换PDMS基底块并重复步骤四，向石英玻璃内部的沿螺旋微通道轴线方向的直通道中灌入具有磁化性质的液态材料，并固化获得微电感磁芯；

所述的步骤六中磁化性质的液态材料可为悬浮液材料，其溶质包括纳米铁基磁珠、坡莫合金、铁氧体、氧化铬、铁基纳米晶合金中的一种金属微粒；其溶剂包括紫外光固化剂、环氧树脂、光固化剂、热固化剂中的一种；

步骤七、完成石英材料内部螺旋微电感的制作和测试。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，激光扫描速度可设定为10-20um/s，聚焦用透镜为100倍物镜，数值孔径为0.9，激光加工功率为10mw。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中，氢氟酸溶液质量浓度为10％，每隔30min取出石英玻璃吹干观察和更换氢氟酸溶液，总共腐蚀时间根据通道腐蚀宽度要求而定。为了提高腐蚀效率和最后通道结构的均匀性，在微螺旋通道和其它结构上设计一些侧部开孔，并且将这些侧部开孔结构也通过步骤一中的扫描轨迹线；侧部开孔可作为氢氟酸溶液进入较长微通道的额外通道，以提高腐蚀效率。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中的PDMS基底块，是通过液态PDMS和固化剂按10:1质量比混合并抽真空，在90℃环境下两小时固化所得；根据石英玻璃芯片上的微通道进出口位置在PDMS基底块上打出导流孔。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，无磁芯和有磁芯两种结构形式的螺线管微电感包括直螺线管微电感结构、U型螺线管微电感、锥形螺旋微电感和其它异形螺线管微电感。