采用铁基超微晶铁心的双螺旋型薄膜电感器的性能.pdfVIP

采用铁基超微晶铁心的 双螺旋型薄膜电感器的性能+ 擅要本文介绍r一种新型的采用铁基超做晶铁一15的薄膜电感器．并对该电感器的性能与频 率关系进{』r研究。这种电感器采用干式和温式工艺翻造。为了改善电感器中心的互感．设 定每个线罔的电漉方向相反。在1MHz时，模拟的电摩器和加工的电感器的电感分别为1170nH 和800nil。数值的不同被认为是带线增竟和局部去磁场所引起。 素引词双管．螺旋，铁．超截晶体 1 引 言 晟近几年，半导体集成电路技术方面已取得了巨大进展。随着这一技术的发展，诸 如电感器和变压器之类的磁性元件的小型化技术方面也取得了进步。但是．到目前为止， 磁性元件和电子电路的集成却没有取得令人满意的结果。这是因为，简单地减小如今在 使用的块状磁性元件的尺寸受到限制。而且设计于平面基片上有困难。为了开发小尺寸 元件．在加T：过程之前需尽最大努力对元件进行适当设计和性能模拟。因此．本文提出 了一种新型的采用超徽晶铁心的电感器．这种超徽晶铁心具有良好的软磁特性。 2实验过程 奉实验使用了一个进行三维模拟的工作站，采用有限单元法ffEM)的软件包以便得到 的结果用数值表示。此外，用铜作为导体，用Fe-Zr-C-N超微晶合金作为铁心材料，因为 其特性众所周知In。 网格是用一个I气适应网格生成法生成，生成这些同格是为了能在大误差能量范围内 coil method)进行 获得适当误差率。铁心材料的导磁率是用一个8．位数字线圈法(8-figure 测量．而导电率是用一个4-点探头法(4．pointprobem吐hod)测量。电感器的尺寸为 线罔和铁心之间的绝缘体采用1．ttm厚薄膜的光刻胶。在模拟对，电感器的接线柱伸出到 所用容积的外部表面。容积外部表面的边界条件用Neumann条件赋值，而且偏置电流调 ’H u．SHHan‘HJ 1．m Kim，“Cba嘲cri鲥瞄ofTwin Jne Core“，IEEETransactionsoll Nmmer3．’stall Magnetics,V01．35，No 秀光译．陈清森校) 一160— 到ImA，冈I示出了模型示意图。 铁一L 图I电感器示意图 铁心是用无功射频(RD磁控管溅镀法在2英寸玻璃基片上制成，并用化学方法蚀刻 成铁心形状。晟后．为了获得适当的软磁特性，铁心在550℃下退火30分钟。绝缘层由 光刘胶在2009．时固化形成。线圈是用电镀法加工而成。所提出的薄膜电感器结构具有两 个相同的5匝螺旋线。为了改善互感．调定线圈的电流方向相反。两个线圈之间的联接 线是用与线罔相同尺寸的铜带线做成。在双螺旋线圈中，选定Fe-Zr-C．N超微晶合金作为 铁心，电感器的电感和电阻是用网络分析仪(HP4192)进行测量。 3结果与讨论 罔2示出了双螺旋薄膜电感器的B场分布情况。电感器内部区域的B场幅度大干外 部区域的B场幅度．这意味着，由于互感增大，总电感将增加。此外，在电感器边缘处， B场突然减少．意味着大部分漏磁通是通过铁心渗入到电感器中。 、，n-f一善‘二 一a’·．iP节蕾d P 髓 馨 窭 击 离中心的距离(pm) 罔2双螺旋薄骥电感器的B—场分布 一161— 网3示出了模拟样品和生产的电感器的电感与频率的特性曲线。在1MHz时，计算 之前，Fe．Zr-C-N超微晶铁