[发明专利]一种平面线圈的制作方法

说明书

本发明公开一种平面线圈的制作方法，包含以下步骤：在基底(1)上进行第一绝缘层(2)涂覆，表面镀制金属层，金属层刻蚀出金属线圈(3)和金属焊盘(4)结构，再次进行第二绝缘层(2)涂覆并制作导通孔(5)，表面镀制金属层，金属层再次刻蚀出金属线圈(3)结构，重复上述第二绝缘层(2)涂覆和制作导通孔(5)与镀制金属层和刻蚀金属线圈(3)结构的步骤，直至制作出需要的线圈匝数为止，实现平面线圈制作。本发明平面线圈的制作方法，直接在基底材料上集成线圈制作，可实现材料高性能热应力匹配，提升器件性能，此外，本发明工艺简单，可批量生产制作，具有较强的工艺一致性，无需进行复杂的装配工艺。

技术领域

本发明属于机电工艺技术领域，方法涉及一种平面线圈的制作方法。

背景技术

金属线圈是机电领域常见的导线线组，应用领域非常广泛，传统线圈一般由导线一根一根绕起来，导线彼此相互绝缘。在加速度计和微电机中可用于力矩器激励环和微定子线圈，传统力矩器和电机中线圈均需装配工艺集成，线圈受环境影响产生变形直接传递至器件关键结构，产生误差。

近年来，不断衍生出各种平面线圈替代传统绕制线圈，这些平面线圈的制作主流有两种方式，一是基于微机电系统(MEMS)工艺制作高深宽比微结构线圈，主要通过准LIGA工艺、聚合物或SU8工艺等,但是这些工艺都较复杂，且成本高，成品率低且只能制作单层线圈；二是基于印制电路板(PCB)工艺制作绕组线圈虽然工艺简单、成本低廉，但线圈的高深宽比受到限制，连接正反面线圈的过线孔制作困难，位置精度难以保证。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种平面线圈的制作方法，该方法直接在基底材料上集成多匝线圈制作，工艺简单。

本发明的方法将基底进行绝缘层涂覆，表面镀制金属层，金属层刻蚀出线圈结构，再次进行绝缘层涂覆并制作导通孔，表面镀制金属层，金属层再次刻蚀出线圈结构，重复上述绝缘层涂覆与镀制金属层和刻蚀线圈结构步骤，直至制作出需要的线圈匝数。

具体地，按照本发明，提供一种平面线圈的制作方法，所述方法包含以下步骤：

通过沉积，对基底表面进行第一绝缘层涂覆；

在第一绝缘层表面镀制金属层，采用光刻、湿法刻蚀，将上述金属层刻蚀出线圈结构和焊盘；

通过沉积，在上述线圈结构和焊盘表面进行第二绝缘层涂覆，并利用光刻、湿法刻蚀，制作导通孔；

在上一步中形成的绝缘层和导通孔表面镀制金属层，采用光刻、湿法刻蚀，将该金属层刻蚀出线圈结构；

重复上述沉积绝缘层和制作导通孔与镀制金属层和刻蚀线圈结构的步骤，直至制作出需要的线圈匝数。

进一步的，所述基底可以为单晶硅、石英、玻璃或金属材料；可用于制作力矩器激励环、电机定子线圈，以满足器件设计要求。

进一步的，所述沉积可以为化学气相沉积、等离子体气相沉积、蒸发物理沉积、磁控溅射物理沉积，沉积材料为二氧化硅，用以制作绝缘层，厚度0.5～2μm。

进一步的，所述光刻、湿法刻蚀绝缘层采用正性光刻胶，光刻工艺实现图形化，湿法刻蚀技术为40％(质量)氢氟酸、40％(质量)氟化铵、水体积比为1：3：15的混合溶液(BOE溶液)，用以实现导通孔制作。

进一步的，所述镀制金属层，采用蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、离子束磁控溅射镀膜，金属可以为良导体金属，优选地，为铝、铜、金或银，金属层厚度0.5～3μm。

进一步的，所述光刻、湿法刻蚀金属层采用正性光刻胶，光刻工艺实现图形化，湿法刻蚀技术为铝、铜、金、银相应金属刻蚀液，用以制作金属线圈结构，线圈截面宽度3～100微米。

进一步的，所述线圈匝数根据设计需求，可以为3～20匝。