[发明专利]一体化柔性微纳电感及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一体化柔性微纳电感及其制备方法，涉及基于激光刻蚀方法的非晶纳米晶微纳电感器件的制备。制备方法包括：制备非晶纳米晶合金；基于高精度高功率激光刻蚀加工方法，按照应用场景、形状及尺寸的需求，对所述非晶纳米晶合金进行与磁芯结构直接结合的一体化激光精细刻蚀加工，制备得到微纳尺度的一体化柔性电感器件。

技术领域

本发明涉及电感制备技术领域，具体涉及一种一体化柔性微纳电感及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料发展迅猛，5G/5G+手机、基站、卫星通信领域及电动车行业的高速发展，未来高性能集成电路、柔性电路板、柔性器件的制作和工作环境要求开发和制备具有低损耗、高频、高功率密度的电感等电子元器件，同时对器件的尺寸、形状、集成性、柔性、一体成型性提出了更高的要求。

非晶合金是金属熔体经过快速凝固而得到的结构无序的亚稳材料。非晶强磁性软磁合金具有高饱和磁感应强度，由于不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性，具有非常高磁导率低矫顽力的软磁性能；此外、非晶合金具有高屈服强度、高硬度、超高的弹性极限，柔韧性好、抗腐蚀性强的优点。纳米晶软磁合金由于非晶和纳米晶粒的软磁耦合效果，具备更加优异的软磁性能(高磁导率和低矫顽力，显示极低的铁损)和更高的饱和磁感应强度。

目前，面向传统电感等微小器件的制备与加工，与本发明最相近似的实现方案主要包括以下几种方案：基于粉末压制成型的磁粉芯微小器件的制备、薄膜的制备、基于化学刻蚀等方式的制备、基于硅钢等材料的加工、电子束及等离子束刻蚀方法、刀刻等物理切削方法、线切割等加工方法。

基于粉末压制成型的磁粉芯微小器件的制备：高功率密度输出磁粉芯制备，需要通过冷压、热压等方式对具有高饱和磁感应强度的高球形度微小粉末进行压制成型。其制备工艺包括磁粉的制备、磁粉表面钝化处理、粘结剂的绝缘包覆、造粒、压制成型、线圈植入、固化、热处理、加工、封装等多步流程，微加工及时间的成本比较高；多步生产和加工工艺流程容易造成器件的性能不稳定；此外该工艺制备的器件不具备高强度和高弹性等性能。

薄膜制备电感：磁控溅射、喷涂等制备方式对于具有复杂形状的器件制备具有很大的难度，均匀度的控制条件比较苛刻，后期的加工精度及剥离都存在难度。

基于化学刻蚀等方式的制备：化学刻蚀难以实现具有高复杂性微小磁性器件的制备，其对于表面的刻蚀效果容易改变磁性器件的磁学性能。

基于硅钢等材料的加工：硅钢材料具有高饱和磁感应强度，有利于时间高功率密度输出，但是微纳尺度的硅钢薄带难以获得；硅钢材料的软磁性能低于高性能非晶纳米晶软磁材料，经过切削、研磨等加工工艺则更会降低硅钢材料的软磁性能，导致损耗的增加；微纳尺寸的硅钢材料，因为其晶粒尺寸变小，亦会导致软磁性能的降低；面外的晶相取向亦会复杂化，容易造成器件在实际应用中的软磁性能的降低；此外该方法制备获得的器件难以获得高强度和高弹性等性能。

电子束及等离子束刻蚀方法：电子束和等离子束刻蚀加工需要真空环境中进行，不容易实现批量制备，而且加工时间比较长，其制备和加工的工艺成本及时间成本非常高。

机械刀刻等物理切削方法：加工精度比较低，对于微纳尺寸器件的制备比较难；加工时间比较长，难以实现大批量操作；对于高强度和硬度的非晶纳米晶材料的加工更加困难。

线切割等加工方法：加工时间比较长，时间成本高；容易造成材料的局部原子结构重排，导致磁学性能的降低。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种一体化柔性微纳电感的制备方法，涉及基于激光刻蚀方法的非晶纳米晶微纳电感器件的制备。

一种一体化柔性微纳电感的制备方法，包括：

制备非晶纳米晶合金；