铁氧体磁膜RF集成微电感等效电路分析

针对已制作并发表的一种新型铁氧体磁膜结构射频集成微电感进行了等效电路分析.阐述了磁性铁氧体薄膜对电感的感值(L)和品质因数(Q)的增强作用.对射频测试结果进行了电路元件参数提取.结果表明,与空气芯无磁膜微电感相比,磁膜结构微电感的L和Q在2GHz处分别提高了17%和40%.等效电路分析和测试结果均证明了铁氧体薄膜的引入对增强射频集成微电感性能的作用显著.     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.     

高性能螺线管微电感的制作

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1.82nH.     

三维微机械电感的优化设计

研究了影响三维微机械电感电感值和Q值的主要因素 ,提出了电感值和Q值的理论计算模型。并利用该模型 ,对不同尺寸结构的三维微机械电感进行了数值模拟。根据理论计算的结果 ,得到了电感的优化结构 ,在 2 .5GHz的工作频率下 ,其电感值为 11nH ,Q值为 9。     

RF平面螺旋微电感的物理模型

为了在RF频率域内准确模拟RF平面螺旋微电感的性能，讨论了一种计算RF平面螺旋微电感的物理模型，此模型采用Greenhouse法计算微电感的电感量，在计算微电感Q值时，考虑了诸如涡流、衬底电阻及各种寄生电容等因素，寄生电容包括电感与终端引出层间的交叉电容，电感与衬底间的电容，衬底电容等。这种模型可以计算不同布局及参数的微电感，为微电感的设计及其性能的优化提供了一种很好的方法。     

陶瓷基板上的集成微电感模型与制作

对陶瓷基板上的集成微电感模型进行了分析.由于陶瓷基板的介电常数比Si基板低,电阻率极高,因此衬底损耗大大减小,从而有效提高了电感的Q值.同时,为了更好进行对比,研究中采用相同工艺在陶瓷基板和Si基板上同批制作了集成电感,两者的结构参数完全一致.测试结果表明,两者的电感值L基本相同,然而陶瓷基板上集成微电感Q值的峰值要比Si基板集成微电感高7左右,Si基板上Q值峰值在5 GHz以下,而陶瓷基板集成微电感的Q值峰值在10 GHz左右.     

RF平面螺旋微电感计算机模拟研究

应用Greenhouse法对RF平面螺旋微电感进行了计算机模拟,探明了微电感品质因数Q值在高频域内的变化规律,得出了微电感金属层厚度、线宽、线间距及线圈数与RF平面螺旋微电感Q值的对应关系。研究发现,RF平面螺旋微电感的Q值在高频域内随频率增加而呈现先升高后下降的趋势,Q值存在峰值;微电感Q值在某一频率范围内随微电感金属层厚度、线宽的增加而增大;随线间距的增加,微电感的低频性能下降而高频(>1GHz)性能升高;当微电感直径一定时,随线圈数的增加,Q值有下降的趋势。     

硅微机械悬浮结构电感的设计与制作工艺研究

本文系统分析了影响平面螺旋电感Q值的主要因素,并制作出一种应用于射频通信的硅微机械悬浮结构电感.在考虑趋肤效应、涡流损耗等高频电磁场效应对电感Q值的影响后,获得了微机械电感的简化电学模型,得到了具有较高Q值电感的优化结构.在制作硅微机械电感的工艺过程中,采用多孔硅作为牺牲层材料,将螺旋结构铝线圈制作在二氧化硅薄膜上,在使用添加了硅粉和过硫酸铵的TMAH溶液释放牺牲层之后,得到设计值为4nH的悬浮结构微机械平面螺旋电感.实验结果证明,整个工艺流程可靠,并与CMOS工艺兼容.     

双层悬空结构射频微电感制作研究

利用MEMS工艺制作了一种双层悬空结构的圆形射频微电感,研究了双层结构微电感中微带线宽度对其性能的影响。研究表明,双层悬空结构的圆形射频微电感不仅具有较大的电感量,而且其Q值也较高;双层微电感的Q值随微带线宽度的增大而升高,而电感量则随微带线宽度的增大而降低。对于微带线宽度为60μm的双层微电感,在频率2～4GHz时,其电感量可达到5nH左右,Q值达到20。     

新型悬空结构射频微电感的制作与测试

利用MEMS(Micro Electro-Mechanical System:微机电系统)工艺中的牺牲层技术制作了一种新型悬空结构微电感,在此悬空结构中,微电感的线圈制作在与衬底平行的平面上,线圈与衬底之间有立柱支撑;此新型微电感的制作工艺流程简单,与集成电路工艺相兼容,且其高频性能较好。并对此结构微电感的性能进行了测试,测试频率范围在0.05~10 GHz之间,结果表明:当悬空结构微电感的悬空高度为20 靘,工作频率在3~5 GHz范围内时,其电感量达到4 nH,其Q值最大可达到22。     

纳米晶磁芯螺线管微电感的模拟研究

为了研制小尺寸、高性能的片上微电感,采用Fe基非晶薄带经退火得到的纳米晶带材作为磁芯材料,并对其高频磁导率进行了测试。对纳米晶磁芯螺线管微电感建立了物理模型,模拟分析了结构参数对微电感性能的影响。结果表明:在1~10MHz频率范围内,所设计的微电感的电感量L在2~12μH,品质因数Q值在1.3~2.3,非常适用于DC-DC变换器等功率电子器件。     

磁性薄膜微电感器件的研究进展

综述了磁性薄膜微电感的研究现状,介绍了四种不同电感器件的结构设计(平面螺旋型,磁芯螺线管,曲折结构及夹心条状结构)及其优缺点和磁芯材料(坡莫合金,铁氧体,非晶,纳米晶软磁)对电感器件的影响。     

平面磁芯螺旋结构微电感的性能研究

采用MEMS技术(包括光刻、电镀、反应离子刻蚀和机械抛光等)研制了平面磁芯螺旋结构微电感,磁芯材料为铁基纳米晶带材。其中线圈匝数为18匝,线圈导体的宽度和间隙均为30μm,厚度为20μm;电感的尺寸为3mm×3mm。测试结果表明:在频率为1~10MHz时,电感量和品质因数分别为3.2~1.2μH和2.3~1.1;在1MHz下,电感量和品质因数分别为3.2μH和2.3,可应用于微型化DC/DC变换器。     

MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究

采用微机电系统(MEMS)技术制作了磁芯螺线管微电感,该技术包括UV-LIGA、干法刻蚀技术、抛光和电镀技术等。研制的微电感大小为1500μm×900μm×100μm,线圈匝数为41匝,宽度为20μm,线圈之间的间隙为20μm,高深宽比为5∶1。测试结果表明:在1～10MHz频率下,其电感量为0.408～0.326μH,Q值为1.6～4.2。     

A Copper/Polyimide Fabrication Process for Fabricating High-Inductance Microinductor

This paper reports on a technological process that combines copper as conductor, permalloy as magnetic core material, and polyimide as insulation material to complete a microinductor on glass with high inductance. The shape of the magnetic core scheme was rectangular, of which the width of the long side and short side were 1.4 and 0.6 mm, respectively. The dimensions of the inductor are 3.86 mm times 3.94 mm times 90 mum with coil width of 20 mum and space of 35 mum. The results show that the maximum inductance is 4 muH at 1 MHz, and the maximum quality factor (Q-factor) is 1.5 at 2 MHz.     

Printed microinductors on flexible substrates for power applications

A low-profile microinductor was fabricated on a copper-clad polyimide substrate where the current carrying coils were patterned from the existing metallization layer and the magnetic core was printed using a magnetic ceramic-polymer composite material. Highly loaded ferrite-polymer composite materials were formulated, yielding adherent films with 4/spl pi/M/sub s//spl ap/3900 G at +5000 Oe applied DC field. These composite magnetic films combine many of the superior properties of high temperature ceramic magnetic materials with the inherent processibility of polymer thick films. Processing temperatures for the printed films were between 100/spl deg/C and 130/spl deg/C, facilitating integration with a wide range of substrates and components. The quality factor of the microinductor was found to peak at Q=18.5 near 10 MHz, within the optimal frequency range for power applications. A flat, nearly frequency independent inductance of 1.33 /spl mu/H was measured throughout this frequency range for a 5 mm/spl times/5 mm component, with a DC resistance of 2.6 /spl Omega/ and a resonant frequency of 124 MHz. The combination of printed ceramic composites with organic/polymer substrates enables new methods for embedding passive components and ultimately the integration of high Q inductors with standard integrated circuits for low profile power electronics.     

The partial silicon-on-insulator technology for RF power LDMOSFET devices and on-chip microinductors

A new partial silicon-on-insulator (SOI) formation technology and the associated RF LDMOSFET device structure on a silicon bulk substrate are proposed in this paper. The same technology can also be applied to enhance the quality factor of the integrated on-chip microinductors. The proposed technology is able to reduce both drain/substrate parasitics and leakage current for devices fabricated on bulk substrates. At the same time, the approach overcomes the thermal problem encountered by devices fabricated on full-SOI substrates. To demonstrate the technology, both partial-SOI LDMOSFET and microinductor devices were fabricated on a bulk wafer with their RF performance verified by laboratory measurements.     

Dual-beam focused ion beam (FIB): A prototyping tool for micro and nanofabrication

Focused ion beam (FIB) is a powerful and versatile tool for the maskless fabrication of structures and devices in the micro and nanometre scales. This can be performed by the milling and deposition capabilities of a focused ion beam, the latter being achieved by the ion beam-assisted decomposition of a metalorganic gas precursor of the specific material that has to be deposited. The combination of the FIB and a SEM in the same machine, giving rise to the so-called dual-beam or cross-beam machines, further expands the capabilities of the technique by the possibility of performing electron-beam assisted deposition and inspection, which is less harmful than using the ion beam. In this work three examples of the various capabilities of dual-beam systems for the fabrication of prototypes of different types of devices will be presented. The devices fabricated are a microinductor made in copper, the fine trimming of silicon mechanical resonators and the fabrication of nanocontacts to nanowires for the extraction of electrical parameters and for the fabrication of gas sensors from them.     

磁悬浮微进给机构电磁场研究

针对微电子行业IC芯片制造设备如光刻机而设计了磁悬浮微进给机构,并对它进行了电磁场耦合分析及解耦控制,准确综合地研究磁悬浮系统。在不计漏磁的简单磁路、磁力计算基础上,采用有限元分析软件ANSYS对电磁场进行有限元分析,得到考虑漏磁的磁场分布及准确的磁力计算结果,从而确定电流及气隙大小等悬浮控制参数,为控制设计与试验提供了参考。     

无线磁感应透地通信传输距离分析

无线磁感应透地通信通过准静态磁场耦合的方式实现信息传输,可以有效解决传统电磁波透地通信中信道不稳定、传输距离近、天线尺寸大等问题.建立了磁感应透地通信模型,分析了磁感应透地通信中产生的磁场在不同方向上的衰减规律,以及发射天线主要参数、接收机的位置、接收机传感器灵敏度、大地磁导率对透地传输距离的影响,得到了透地传输距离关...