文献翻译-利用PDMA制造的MEMS直立平面线圈式

1 , * 7733 1801 of of a is on to by a . of of to 1 of it is a 1. In to of or to of to 2, a to 23, a 4. 3by -D or 5,6. by a -D a Q) of is 2 1 A of a is to A of be in A is by a as an is a a of 3to is by 1(a). a is is be by in 1(b). If is a in be to at a ) is (c). By in a be is F be be if If is on be in 3 he of is to of As a be In to of a 50m. as of on is as is a It is an is as of is a is in C 4to on is as of to it a on In to is of to in 2 A of of of is 2. is a a on is in (a) A is to as (b) A is to of (c) A is to 5(d) A is to of (e) A 5is (f) is is (g) is 4 11 of is 0 851 11 is on to 11 is 11 of is 3 (a) A 11 of 3 (b) A 11 of an on of (a) 11 of 3. on 3(b) 11 of an 6is on is by a 1. Q) as a of 11 is 5. is on it a .5 is in 2 to of on on a at to a of to in as 5 ) In is as is as C on be In be by 2) In to be by to 3) of be by to to of in 6 7by a -D of is C is F 1 C. P. . S. “of on 47, 3, 2000, 5602 M. M. “ 9. of 999 1999, 3 B. K. B. K. . “F on to 1995, 7174 J. B. C. H, E. . K. by F 999, 5235 D. V. J. A. “ 1997, 676 J. B. B. K. C. H. E. K. . K. “F D 1998, 8利用 造的 立平面线圈式 感应器的发展现状 摘要 这篇文章主要介绍了直立平面线圈感应器的发展现状。这种平面线圈感应器是首先将平面线圈制作在硅基底上，然后再利用一种新型的三维空间的标尺将其自行装配到竖直位置（ 现在已经制作除了 不同维数的感应器，并通过了检测。通过对感应器经 程前后的 S 参数的测量、比较，论证了减小基底可以增强感应器的性能，同时也论证了增大基底可以为直立平面线圈节省空间。 关键词： 面线圈感应器，品质因素， 振频率 1 简介 随着的无线通信系统的完善，高性能（足够好的品质因素和自共振频率）的芯片感应器是必需的。然而这种传统的平面线圈感应器存在着基底损失和寄生现象，因为传统感应器的平面线圈是不通过薄的绝缘层而直接附在基底上的。近年来，为改进平面线圈的这种性能已经做了很多努力。用高传导率的金属材料 和厚金属层来减小线圈的电阻。同时，用不同的金属来减少基底的损失和寄生现象，包括除去感应器下面的基底，用一层厚的聚酰亚胺将感应器与基底隔离开等等。目前，利用一种金属牺牲模式（ 现了感应器漂浮在基底之上的过程。用三维激光平板印刷术或表面显微机械加工技术实现的三维螺线管感应器已经被成功论证。这篇文章阐述了用一种新型的三维自组过程 作的直立平面线圈感应器的发展现状。实验结果显示这种直 立平面线圈感应器要比传统的水平感应器有较少的基底损失和寄生现象，因此它可以达到高的品质因素和自共振频率。直立感应器的另外一个主要优点是它的底部占用面积几乎为零，因此占用了非常少的基底空间。 2 塑性变形磁性装配（ 图 1 为塑性变形磁性组装过程的示意图 实现直立平面线圈感应器的关键技术。这种装配的详细过程将在其他刊物上介绍，下面我们主要通过一种用悬梁的例子来介绍 意在固定端附近的区域我们故意将其制作的很柔软。首先，用刻蚀技术将粘在悬梁顶面的的一些磁性物质从基底的底层除去（图 1a） 。然后，应用磁场，磁性材料块被磁化，而且 9悬梁将通过磁转矩旋离基底产生磁性材料块（图 1b）。如果这个旋转度设计得当，悬梁将会在柔性区域产生塑性变形。并且悬梁将在基底的上方保持一个固定的夹角 （图 1c）。如果柔性区域用柔性金属（例如金），那么在装配结构与基底之间将很容易形成电路，这样适用于射频的应用。当竖直结构装配完成后，这种结构可以进一步加强，如果必要的话，磁性材料也可以除去。如果这个柔性区域是球形的，那么整个结构就可以平行的装配在一个基底上。 3 设计与制作 直立平面线圈感应器的核心结构与传统的由两层金属层和一 层绝缘层组成的结构是一样的。通常我们用高传导率的金属材料和低损耗的绝缘材料。另外一个必要条件是：感应器的结构应该使得 现起来比较容易。 这种直立平面线圈感应器是利用一个带有三个有 150 m 厚沥青的试验衬垫的共面波导端口（ 结构。这三个检测衬垫也作为基底上直立感应器的锚。 材 金作为底部核心材料（线圈）。金是一种高传导率的柔性材料，它是 现过程中一种理想的塑性变形材料。铜是精心挑选出来的一种顶部核心材料（架桥）。铜也是一种高传导率的金属，它的处理与这个结构中底部核心材料金的处 理方法一致。二氧化硅和氮化物是硅集成电路中理想的绝缘材料。但是它们不适合于直立平面线圈感应器，因为它们的内应力太强，并且与金属表面的结合力差。氟化塑料光纤 ）非晶态聚合物是经比较挑选出来的用于直立感应器中的隔离物质。 电特性与 酰亚胺）和 铁氟龙 ）的相类似。但它有比较好的与金属表面的粘附性和化学稳定性。为了实现 镍合金）电镀于金和铜结构的表面。 用来为 供必要的磁力和感应器结构在竖直位置是足够的硬度 。 图 2 所示为直立平面线圈感应器的 配过程和制作过程示意图。 作过程 整个制作和装配过程如图 2 所示。这里的基底是表面涂有 m 厚氮化物的硅片。制作步骤如下： （ a） 沉积 一层 的 厚为 m 的二氧化硅 作为 牺牲层。 （ b） 在基底上沉积一层 m 厚的金（下面带有一层牺牲层），刻蚀成感应器 10的底部核心材料（线圈）。 （ c） 在金上面溅射一层厚为 m 的 膜，作为隔离物。 （ d） 沉积一层 m 厚的铜作为感应器顶部核心材料（架桥）。 （ e） 在金和铜的表面电镀一层 5 m 厚的 （ f） 刻蚀氧化牺牲层 ，并将感应器结构从基底释放。 （ g） 通过 感应器的整个结构装配到竖直的位置。 4 实验检测和测量结果 直立平面线圈感应器制作中的 51的计算机分析器从 50 程之前，当感应器还在硅基底上时。接下来感应器被装配到竖直位置后， 应器的 图 3a 所示为平面线圈感应器经过 和后对 B 为在玻璃基底上设计制作的一个同样的 感应器的 两个感应器的感应系数为 图 3a 显示了平面线圈感应器的 应器上出现探通术的试验衬垫是被镶嵌在里面的。图 3b 显示了在耐热玻璃上设计制作的感应器的种试验衬垫不是被镶嵌的，因为这种感应器的基底是玻璃的，而且镶嵌的影响几乎没有。模拟数据是通过一个关于平面线圈感应器的小型电路模型而获得的。从 如图 5 所示。当平面线圈感应器在硅基底上是，它有一个值为 峰 值因素 Q，自共振频率为 1感应器经 程而在竖直位置时，峰值因素 Q 增大到 12，自共振频率超过了 4个值接近那些在玻璃基底上的感应器。对于在硅基底上的平面线圈感应器结构（装配前），一个巨大的绝缘电容器和一个高频率的基底电阻占支配地位，这就导致自共振频率大约为 1旦感应器被装配到竖直位置，基底损失和电容器将被有效移走，这样就改进了感应器的表面性能。而且，频率远低于 1里忽略基底影响），这样玻璃基底和硅基底的感应器就象预期的那样测量结果完全一致。 5 讨论 1） 在这篇文章中，氧化物被 当作 的牺牲层材料。有时候，氧化物 11也被当作是在同一块基底上的集成电路装置的绝缘物质，因此不能被移动。在这种情况下，氧化物牺牲层可以被其他物质取代，例如照片底版。 2） 为了测量简便，直立平面线圈感应器的测量在 后不能再加强。但是感应器的结构在 后可以通过不同的方法来加强（如涂覆聚对二甲苯）以达到必要的硬度和耐磨度。 3） 当直立平面线圈感应器的 Q 因素可以在制作的过程中通过涂一层较厚的金属层来改进的时候，实验也就可以试着去探究一些不同的方法来加厚和加强经配后在竖直位置的平面线圈感应器的 金属层。 6 结论 直立平面线圈感应器已经通过一种新型的三维装配方法 现了。直立平面线圈感应器较之传统的感应器主要有两个优点：即它占用非常小的基底空间，并且有较少的基底损失和寄生现象；这种直立平面线圈感应器的制作和装配的过程与标准集成电路的制作过程相一致，因此它适合于各种射频集成电路系统。 参考文献 1 C. P. S. S. 片上螺旋感应器的物理模型 电子装置， 2000， 47（ 3）： 5602 M. M. M 品质因素 Q 的 机械感应器 1999， 2： 5773 B. K. B. K. K. 片电路平面射频感应器和表面性能可与那些砷化镓 单片微波集成电路 相比较的硅片上的波导结构 学院摘要， 19