本发明专利技术提供了一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，属于射频电子元器件制造领域。其中包含了高频共模LC滤波设计方法、低电容TVS管设计方法及组合封装的设计方法。本发明专利技术在硅基上实现了高频共模滤波电感的设计，并实现了电感与二极管的组合封装设计，解决了传统分立元件组合LC滤波电路的繁琐性以及占用大的问题。本发明专利技术即能够解决电感与二极管的集成问题，又能达到分立元件所能达到的性能指标，完美的实现了性能高、体积小的发明专利技术设计理念。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于射频电子元器件制造领域，特别涉及一种基于硅制作的集成ESD/EMI高频共模LC滤波设计方法。
技术介绍
在射频电子领域中，滤波和ESD防护是必不可少的两大安全要点。其中滤波方面需要使用滤波器，滤波器的功能是用来消除不需要的杂波，使接收到的信号干净、完整。而ESD防护方面现多采用TVS管来进行防护，TVS管在这方面有着低电容、高抗静电能力及低击穿电压的优势，该功能是用来有效的泄放瞬态高电压的冲击(即静电冲击)，使后端需要保护的器件在静电冲击下不会损坏。本专利技术结合了两大安全要点，进行了高集成度设计，将两种功能从分立元件合并成了一颗芯片，大大节约了电路板上的芯片所占面积。在滤波器方面，一般使用的有RC和LC两种滤波器，而射频领域的频率非常高、周期非常短，所以本专利技术中采用了衰减速度更快的LC滤波器来实现滤波功能。在很多协议中(如USB传输协议)对信号的要求为共模输入，这样就要求LC滤波器可以实现共模滤波，防止两根信号线间互相干扰使传输发生错误。在ESD防护方面，本专利技术使用的是TVS 二极管进行ESD防护，并且使用该TVS管实现LC滤波中电容的功能。这样对TVS的要求就会大大提高。需要同时满足高抗静电能力、低结电容容值和小二极管结面积，以满足功能上的需求、集成度的提高以及成本上的压缩。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有ESD防护功能的高集成度共模LC滤波设计方法。该专利技术的特点是集成了 TVS 二极管进行ESD防护及一组共模电感进行高频滤波，实现了高集成设计，即节约了整体电路板的空间，又使整体的ESD防护和滤波达到最优性能。本专利技术提供了一种具有ESD防护功能的高集成度共模LC滤波设计方法，具体分三部分: 第一部分制作共模滤波电感 提供一种高阻抗硅片，所述硅片用作电感制作时所用硅基底，高阻抗可以有效提高电感的Q值。进一步的，在高阻抗硅片上进行氧化。进一步的，在氧化层上制作用作连线的金属。进一步的，制作钝化层及钝化层开口，此时硅基底制作完成。进一步的，在硅基底上制作两层电感，以实现共模滤波功能，期间需要使用PI进行隔离，使电感与电感之间、电感与硅基底之间均可以实现有效的隔离。第二部分制作ESD防护所用TVS 二极管 提供一种P型外延的衬底片，作为制作TVS管所用硅片。进一步的，在硅片上进行氧化及光刻，制作注入区所需注入窗口。进一步的，在注入窗口上进行磷扩散，制作N注入区，作为二极管阴极使用。进一步的，在上边制作钝化层，并挖接触孔，供连接金属及N注入区使用。进一步的，制作连接所用金属层。进一步的，在最上层制作钝化层，并制作钝化层开口，供封装引线使用。进一步的，在硅片背面制作背金，作为二极管阳极接地使用。第三部分采用特定的封装形式对共模滤波电感及TVS 二极管进行组合封装提供一种组合封装的弓I线框架排布方式。进一步的，根据引线框架及封装管壳要求，进行相应的划片及磨片。进一步的，对芯片进行粘贴组合，固定到相应位置。进一步的，对粘装好的芯片进彳丁引线键合。最后，对管壳进行封盖及密封。本专利技术通过特殊的组合封装方法将共模滤波电感和TVS 二极管封装到一起，实现了高集成度设计，有效减少了电路板上的占用面积。其中共模滤波电感和TVS二极管是分别制作，即满足了电感部分的高Q值，又保证了 TVS 二极管作为ESD防护使用时所需的高抗静电及低钳位电压优势。【附图说明】图1是本专利技术电路原理简图。图中:1三对共模电感，2六颗ESD防护所用TVS 二极管。图2是本专利技术中共模滤波电感的版图。图中:1、2电感输入端，3、4电感输出端，5电感铜线圈。图3是本专利技术中共模滤波电感的剖面示意图。图中:1输入端金属连线,2输出端金属连线,3、4第一层电感连线,5、6第二层电感连线，7、8第一层电感，9、10第二层电感。图4是本专利技术中ESD防护所用TVS管的剖面图。图中:1 P型硅片，2 P-外延层，3 N注入区(二极管阴极)，4 -氧化层，5金属层，6钝化层，7背金(二极管阳极)。图5是本专利技术中组合封装。图中:1、2、3分别对应三颗共模电感，4、5分别对应六颗ESD防护所用TVS 二极管。【主权项】1.一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，其特征是用硅基制造的高频共模滤波电感和TVS 二极管进行组合封装后形成一颗完整芯片的设计方法。2.根据权利要求1所述的一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，其特征在于，制作高频共模滤波电感时需要采用电阻率大于3K的区熔单晶硅片，在其上进行硅基底的制作及电感铜线圈的制作，利用硅基底实现高频共模电感的设计，并依据封装要求进行磨片。3.根据权利要求1所述的一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，其特征在于，通过传统的TVS设计工艺，实现一款高抗静电、极低电容值的TVS 二极管设计，并依据封装要求进行磨片。4.根据权利要求1所述的一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，其特征在于，将权利要求2和权利要求3中所述的硅基高频共模滤波电感与TVS 二极管进行组合封装，实现性能高、体积小的专利技术设计理念。【专利摘要】本专利技术提供了一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，属于射频电子元器件制造领域。其中包含了高频共模LC滤波设计方法、低电容TVS管设计方法及组合封装的设计方法。本专利技术在硅基上实现了高频共模滤波电感的设计，并实现了电感与二极管的组合封装设计，解决了传统分立元件组合LC滤波电路的繁琐性以及占用大的问题。本专利技术即能够解决电感与二极管的集成问题，又能达到分立元件所能达到的性能指标，完美的实现了性能高、体积小的专利技术设计理念。【IPC分类】H01L21/56, H01L21/77, H01L21/768, H01L21/98【公开号】CN105321876【申请号】CN201410362080【专利技术人】不公告专利技术人 【申请人】哈尔滨工大华生电子有限公司【公开日】2016年2月10日【申请日】2014年7月28日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法，其特征是用硅基制造的高频共模滤波电感和TVS二极管进行组合封装后形成一颗完整芯片的设计方法。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：哈尔滨工大华生电子有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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