科创中国
一种纳米孪晶铜微电感及其制备方法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-10-30 16:17:58
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-11-08 17:22:37
一种纳米孪晶铜微电感及其制备方法和应用，属于微电子器件技术领域。本发明提供一种纳米孪晶铜微电感。纳米孪晶铜微电感的线圈结构为双层结构，包括底层和顶层，底层为平面线路的纳米孪晶铜，顶层为平面线路与纵向柱子的组合。纳米孪晶铜微观结构为柱状晶，柱状晶的晶粒直径为1～6μm，长度为2～50μm，柱状晶的内部存在孪晶片层，孪晶片层的间距为5～100nm。还提供了该纳米孪晶铜微电感的制备方法和应用。本发明使用化学机械抛光的方法保证了底层线圈的平坦化。顶层线圈采用的优化后的电沉积配方及工艺，可以同时填充平面线路和纵向柱子两种图形。顶层线圈柱子部分以底层线圈材料为基体电沉积可消除过渡层，晶面快速扩散使结合好。
1.一种纳米孪晶铜微电感，其特征在于所述纳米孪晶铜微电感的线圈结构为双层结构，包括底层和顶层，所述底层为平面线路的纳米孪晶铜，所述顶层为平面线路与纵向柱子的组合。
2.如权利要求1所述的一种纳米孪晶铜微电感，其特征在于所述纳米孪晶铜为柱状晶，柱状晶的晶粒直径为1～6μm，长度为2～50μm，柱状晶的内部存在孪晶片层，孪晶片层的间距为5～100nm。
3.如权利要求1所述的一种纳米孪晶铜微电感的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备衬底(1)，溅射种子层(2)，在种子层(2)上旋涂光刻胶(3)并进行图形化；
(2)电沉积底层线圈(4)，再进行表面抛光，溶解去除光刻胶(3)，刻蚀种子层(2)中未沉积的部分，涂覆绝缘材料(5)后进行图形化；
(3)在绝缘材料上制备磁芯(6)，再涂覆绝缘材料(7)并进行图形化，溅射种子层(8)，并在种子层上涂覆或黏贴光刻胶(9)并进行图形化；
(4)电沉积顶层线圈(10)，进行表面抛光，去除光刻胶(9)，并刻蚀种子层(8)中未沉积的部分，涂覆绝缘材料(11)，获得纳米孪晶铜微电感。
射频电路： 纳米孪晶铜微电感可以用于射频电路中，用于阻抗匹配、滤波和频率选择。
传感器： 这种微电感可以用作传感器元件，用于检测磁场、电流、压力等物理量，并用于环境监测、医疗设备等领域。
无线通信： 在无线通信设备中，纳米孪晶铜微电感可以用于天线匹配和频率选择电路，提高通信性能。
电源管理： 这种微电感可以用于电源管理电路中，用于储能、稳压和电能转换。
医疗设备： 在医疗设备中，纳米孪晶铜微电感可以用于生物传感器和医疗成像设备。
汽车电子： 在汽车电子系统中，它可以用于车载通信、车载娱乐系统和驾驶辅助系统。
航空航天： 在航空航天领域，这种微电感可以用于飞行控制系统和通信设备。
科学研究： 用于科学研究中的实验室设备和实验室测量，特别是在磁学研究领域。
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材料选择： 选择高纯度的铜材料作为起始材料。纳米晶结构可以通过机械合金化、电沉积、溶剂热法或其他纳米材料制备方法来实现。
形状设计： 设计所需的电感形状，例如线圈或螺旋形，以满足特定应用需求。
纳米孪晶制备： 利用纳米材料制备技术，如球磨、电沉积或溶剂热法，控制铜材料的结晶尺寸，以生成纳米孪晶结构。
微加工工艺： 使用微纳加工技术，将纳米孪晶铜材料制备成所需的电感形状和尺寸。
包封和连接： 在制备的纳米孪晶铜电感上进行封装和连接，以便集成到电路中。
技术转让
纳米孪晶铜微电感是一种微型电感元件，具有纳米孪晶结构，可以用于电子、通信、感应器和其他应用。这些是纳米孪晶铜微电感的一些潜在应用领域，但它可以根据具体需求进行定制，并在多个领域中提供性能和效益的提升。
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