【摘 要】
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片上射频电感是射频电路中的重要元件,随着射频电路的不断发展,越来越要求片上电感具有小尺寸、高性能的特性。本文提出了基于背硅刻蚀工艺的背空结构射频电感,并在此基础上
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片上射频电感是射频电路中的重要元件,随着射频电路的不断发展,越来越要求片上电感具有小尺寸、高性能的特性。本文提出了基于背硅刻蚀工艺的背空结构射频电感,并在此基础上引入磁材料,从而实现电感的感值L、品质因素Q和自谐振频率均有较大提升的片上射频磁膜电感。除此之外,基于射频电路高频化的需求,本文还提出了高频YIG铁氧体磁膜电感。本文介绍分析了常规电感和磁膜电感的Π型等效电路模型及理论分析,并在此基础上提出了背空电感、背空磁膜电感和YIG铁氧体电感的等效电路及理论计算方法。基于减小衬底损耗从而制备高性能电感的考虑,提出了将电感线圈正下方的硅刻蚀完全的背空结构电感。研究结果表明,背空电感的最大品质因素Qmax要比常规电感提升13%,最适宜工作频率fmax提升54%,自谐振频率f0提升38%。在片上射频背空电感的基础上,加入了CoFeB/ZnO/CoFeB薄膜来提升电感的性能。研究结果显示,加入CoFeB/ZnO/CoFeB磁膜的电感要比背空电感的电感值L提升了41.2%到70.6%,品质因素Q在0-3.8 GHz的频段范围内也提升了3%到18%。为了满足高频应用的需求,本文还设计了基于YIG铁氧体的片上射频铁氧体电感。该电感使用的为外延生长在GGG衬底上的YIG铁氧体薄膜,相比于其他研究,该电感的应用频率得到了将近400%的提升,并且其最适宜工作频率达到了7.5GHz。
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