一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法

一种集成ESD防护功能的高频共模LC滤波设计方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。本发明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，所以本发明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，本发明使用的是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。

发明内容

本发明提供了一种具有ESD防护功能的高集成度共模LC滤波设计方法。该发明的特点是集成了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。

本发明提供了一种具有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引线框架排布方式。

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，对粘装好的芯片进行引线键合。

最后，对管壳进行封盖及密封。

本发明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是本发明电路原理简图。

图中：1三对共模电感，2六颗ESD防护所用TVS二极管。

图2是本发明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是本发明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是本发明中ESD防护所用TVS管的剖面图。

图中：1P型硅片，2P-外延层，3N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是本发明中组合封装。

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。