片上电感器材运用商场剖析:
这些年，灵敏遍及的手机、便携电脑等小型化无线通讯商品和电子设备的翻开，对其构件不断请求矮小轻浮以及高功用和低本钱。为了与这些商品的翻开相习气，精密加工、增大晶片直径的芯片加工技能不断行进，一同，选用 Si-CMOS 技能技能的射频仿照电路计划方面的行进也非常显着。在封装技能方面也引入开发了体系内封装（SIP）技能，由此能够大起伏紧缩封装空间。特别是以芯片叠装为特征的多层芯片封装（MCP）技能，能够将不一样功用的芯片融为一体成组件封装（POP），使得封装空间变为极小的 WLP 等。这些完结高密度封装的新技能技能正在扩展运用计划。其间，WLP 技能在半导体制造进程中不必切开芯片，可用悉数晶圆片形状进行封装，图 1 是 WLP 技能与原有封装技能的比照。在如今的制造技能中，集成电路（IC）的封装都是将单个芯片一片一片地封装在一同的，所以，在实质上封装尺度均比芯片尺度大，本钱也较高。并且，关于微电子机械体系（MEMS）设备和传感器商品而言，它们的封装本钱要占总本钱的 50%~70%。与此比照，晶片级封装（WLP）技能是由晶片原状加上绝缘树脂层、二次布线层、焊盘一同封装后进行切片。切成的单个芯片已具有了封装后的器材功用，它们能够选用惯例帖片机设备。因而，封装尺度和芯片尺度巨细持平，可完结究竟的小型化封装。除此以外，晶片的直径越大，芯片的尺度越小，则从每块晶片上得到的芯片数就越多，每个芯片的报价也就天然地下降了。通常状况下，思考到封装的牢靠性，3×3(mm2)的芯片尺度能够断定为 WLP 和通常封装的边界。

近几年来，以上所述的 WLP 技能已得到逐渐推行，一些厂商翻开了包含 WLP 在内的根底研讨作业。这些研讨作业的意图，是为了替代现用的封装技能，以减小封装空间。
为了充沛体现 WLP 技能的特征和优势，并依据用现有的半导体技能尚不能抵达的功用，各有关公司翻开了以下一些研制造业：
① 为了用绝缘树脂膜掩盖悉数晶片，可选用前后两道工序加工：即 IC 加工和后 IC 加工。
② 厚膜绝缘树脂层可使得后 IC 加工制成的器材与 Si 基片的距离相隔 十 μm。
③ 由于运用电镀生成的厚的“铜箔”布线，能够下降线条的电阻值。
④ WLP 和基片的设备是选用碰击（bump）进行的，因而有利于下降引线键合发作的杂散电感值。
⑤ 能够运用一些与现成的 WLP 制造技能一样的技能技能，故削减了附加本钱，并且能够确保封装商品的高牢靠性，大批量出产的功率较高。

图 2 所示为以 WLP 技能为基地开发的封装技能。由图 2 能够以为，由于以 WLP 技能为基地，不只能够完结微电子机械体系（MEMS）设备封装那样的高密度，新颖的封装，并且能够制造后 IC 加工一类的新式器材。选用后 IC 加工制造器材的工序图见图 3 所示。用后 IC 加工，大致能够制造出两类器材：① 选用与现有的 WLP 技能技能一样的技能制造的器材；② 追加一些新技能技能制成的器材。这篇文章以 ① 为例，叙说片上电感器和片上天线的制造。
2 片上电感器制造
2.1 高 Q 值电感器制造

在手机等商品运用的低噪声扩展器（LNA）、压控振荡器（VCD）、EMI滤波器等等，有必要将功用器材与电阻器（R）、电感器（L）和电容器（C）等无源元件集变成一体。而在硅（Si）晶片上构成的无源元件中，电感器是功用遭到约束最大的器材，其首要要素为：①电感器与硅基片耦合会发作损耗。射频仿照电路中运用的电感器是选用CMOS技能技能制造在硅基片上的，电感器发作的磁通要在硅基片内经过，致使感应损耗。一同，不行以将功用器材放置在电感器的正下方，因而增大了芯片的面积。②电感器的电阻值重量会增大。这是变成多层布线技能中，铝（Al）导线电阻值增大的要素。其效果是表征电感器功用的方针之一——质量因数（Q值）被约束在3~十之间。有文章指出，低噪声扩展器（LNA）中大约占30%的相位噪声是由硅基片上的电感器发作的；还有文献报导称，若把电感器的Q值前进30%~40%，则可使压控振荡器（VCD）的功耗下降到正本的50%以下。这么，首要要使电感器的Q值抵达20。

为了处理上述疑问，一些科技作业者在电感器计划优化和运用屏蔽图形的CMOS加工办法上做了很多讨论；另一些工程师选用蚀刻技能去掉掉电感器正下方的硅基片，制构成空心型三维（3D）电感器；还有选用微电子机械体系设备制造办法制造电感器。可是，用以上办法制造的电感器，其功用的改进并不显着，特别是存在包含封装在内的贴装牢靠性疑问。为了战胜这一系列艰难，日本Fujikura公司的科技人员开发了晶片级封装（WLP）的内置型电感器，图4示出了这类电感器的剖面模型，它们是运用WLP构造和WLP一样的技能技能，制造在IC上绝缘树脂层和密封树脂层之间的电感器。
试制的电感器样品计划成2.5~5.5匝，线宽30μm、线间距离20μm，用电镀铜（Cu）二层布线技能制造。Cu膜每层厚度为5μm，二层共十μm。绝缘树脂层膜的厚度为各十μm，其介电常数为3.2，硅基片的电阻率是4Ω·cm。制成的电感器的光学显微相片示于图5。

测验该电感器的直流电阻（Rdc）与计划值底子符合。作业于2GHz螺丝电感器的匝数与Q值，电感量（L）的联络见图6所示。3.5匝螺线电感器得到的Q值等于29.4，这个Q值比正本的线电感器的Q值（=3~十）高得多，标明晰运用WLP技能能够制得高功用的电感器。一同，从图6能够看到，3.5匝的螺线电感器在2GHz时有L=5.0nH电感值。实测的Q值、L值与计划的Q值、L值比照，其公不一样离在十%和2%以内，可见用磁场仿照计划软件和WLP技能技能，是能够计划、制造出高精度的电感器的。

电感器的特性参数，选用领先的计划体系（ADS）求出。所用的等效电路是通常的π型等效电路。测验效果供认：在3.5匝螺线电感器中的RSi值约为5kΩ。运用6层铝（Al）线由CMOS技能制造的片式电感器的RSi为数百Ω。很显着，厚膜树脂层有杰出的别离电感器与硅基片的效果。

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