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極微小・高Q集積化RF強磁性薄膜インダクタ

超小型、高 Q 集成射频铁磁薄膜电感器

基本信息

批准号：
13025202
负责人：
山口正洋
金额：
$ 26.94万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

まず,昨年度完成し製品化も実現した9GHz帯域薄膜透磁率測定装置の性能に関し,アメリカ国立標準技術研究所(NIST)およびフランス原子力研究所(CEA)と試料交換測定によるデータ検証を実施し,10%以内の誤差で測定結果(共鳴周波数)が一致するという結果を得た.これは,本装置の性能の高さを実証したものである.次に,昨年度のシミュレーション結果に基づいて,閉磁路型スパイラルインダクタを試作した.これは,スパイラルコイルの上下に2枚の磁性薄膜を配置しその端部を接触させた構造を有している.プロセス上のポイントは,上下の磁性薄膜間の絶縁層となるSiO2にテーパエッチングを施し,30〜45°の緩やかな角度で下部磁性膜に接触させたことである.結果として,コイル幅/間隔=10/3μmと10/5μmの設計でかつコイル表面と磁性膜との距離が1μmにおいてQ=12@1GHzが得られた.1GHzにおけるQ値としてはこれまで報告された磁性薄膜インダクタの中で最も高い値であり,RF集積化磁性薄膜インダクタの実用性を実証できた.以上の特性解析にあたり,ダブルπ型等価回路を考案し,その16個の回路定数導出法も構築した.収束計算のコスト関数としてはZ-パラメータの対数を用いることが最適である.この解析から,1-2GHzでは,磁性薄膜をインダクタに導入してもその浮遊容量に伴うLC共振周波数の低下は生じないよう設計でき,実用上必須の条件の一つが満足できることもわかった.磁性薄膜インダクタの作製プロセスと設計法を応用し,低抵抗のCoZrNbアモルファス膜,高抵抗のCo-Zr-Oグラニュラー膜,磁気異方性が高いCo-Pd-Al-Oグラニュラー膜などを薄膜コプレーナ線路に集積化したところ,共鳴損失と渦電流損失によって4〜20GHzまで広帯域な減衰特性を示した.この帯域の減衰量はCo-Pd-Al-Oで15dBに達した一方で,1GHz以下での挿入損失は1dB以下と良好であった.インピーダンス整合を大きく乱すことなく,高周波ノイズ成分だけを低減できている事が明らかになり,IT機器内電磁干渉対策技術のロードマップから数年以内に必要とされる集積化電磁雑音対策素子のニーズに応えうるデバイスとしての可能性を明らかにできた.

The performance of a 9GHz band thin film magnetic permeability measuring apparatus was successfully commercialized last year. The results of the experiments performed by the National Institute of Standards and Technology (NIST) and the Atomic Energy Research Institute (CEA) and the sample exchange measurements were consistent with errors within 10%. The performance of this device is very high. Next, last year's research results show that the closed magnetic circuit type of the test results. Two magnetic thin films are arranged at the top and bottom of the tube, and the end of the tube is in contact with the end of the tube. The insulating layer between the upper and lower magnetic films is applied at a gentle angle of 30 ~ 45° to the lower magnetic film. The results show that the design of magnetic films with amplitude/spacing of 10/3μm and 10/5μm has the highest Q value at 12@1GHz, and the practical application of RF integrated magnetic films has been demonstrated. The above characteristic analysis is carried out in the case of π-type equal-loop, and the construction of 16 equal-loop fixed number derivation methods is carried out. The number of pairs of pairs For this analysis, 1 - 2 GHz, magnetic thin films are introduced into the floating capacity, accompanied by a low LC resonance cycle number, and are designed to meet the necessary conditions. The design method for the fabrication of magnetic thin films was applied to CoZrNb thin films with low resistivity, Co-Zr-O thin films with high resistivity, Co-Pd-Al-O thin films with high magnetic anisotropy, and thin film thin The attenuation of this band is 15dB for Co-Pd-Al-O, and the attenuation is 1 dB below 1 GHz. The integration of high frequency electromagnetic interference technology in IT machines is necessary within a few years, and the possibility of integrating electromagnetic interference strategy elements is obvious.