铁氧体薄膜电感器研究

　　1引言
　　
　　近几十年来，微电子技术取得了突飞猛进的发展，遵循摩尔定律不断前进，电子产品不断升级换代，电子系统的尺寸越来越小，集成度和工作频率越来越高，并且系统中集成的功能越来越多。与此相对应，各种电子元器件也都朝着小型化、平面化、高频化、高精度、高稳定性、低损耗的方向发展，以适应电子系统的高集成度、高频、高稳定性和低损耗的特点。
　　
　　电感器作为电路结构中重要的三大无源器件之一，是电源、变压器、无源滤波器、振荡器、低噪声放大器等功能模块的关键组成部分，也是射频网络中，实现阻抗匹配的重要元件，在电脑、数码相机、仪器仪表、汽车电子、手机及各种电子信息等领域中有广泛的应用，其市场需求量是十分巨大的。
　　
　　虽然贴片式电感的出现在一定程度上解决了系统轻量化的问题，但它还远远不能满足当今电子系统高集成度的要求。薄膜电感器的出现，使得电感器从三维结构走向了二维，有效地降低了电感器的质量和体积，同时由于各种低损耗、高性能软磁薄膜的研制成功，使得薄膜电感器自身的性能得到了有效的提高，单位面积上获得了更大的电感量，这样就更进一步减小了电感器的面积，提高了集成度，并且降低了能量损耗，提高了整个电路系统和功能模块的性能，因此薄膜电感器可能成为未来电感器的主流。
　　
　　2薄膜电感器制备
　　
　　薄膜与电感器的基本结合方式有顶层膜电感器、底层膜电感器和双层膜电感器，如图1所示，前两种结合方式都只是使磁路在电感器的薄膜侧闭合，而双层膜电感器磁路*闭合。试验中我们制备了顶层膜、底层膜和双层膜电感器样品。
　　
　　（1）顶层膜电感器制备
　　
　　顶层薄膜电感器的制备是首先在尺寸为25mm×25mm×0.4mm，介电常数为9.8的陶瓷基片上用丝网印刷的方法，以高温银浆为原材料，制作空心电感器平面螺旋线圈，然后烘干并经过850℃烧结，使电感器图形在陶瓷衬底上固化，其示意图如2所示。空心电感器的结构参数为外径l=5mm，导线宽度W=250μm，导线间隙S=250μm，导线厚度t=3μm。图中的螺旋线圈部分是电感器，微带线的制备是为了测量的方便，根据微波理论，微带线的宽度设计为使其特性阻抗与网络分析仪的测试端口阻抗匹配。
　　
　　铁氧体薄膜的制备与集成依然是使用丝网印刷法，就是将配置好的Ni-Cu-Zn铁氧体浆料直接印刷在制作好的空心电感器上面，烘干后的铁氧体膜厚度大约是5μm，制作好的薄膜电感器实物图如图3所示。为了比较不同后处理工艺对电感器性能的影响，又对制备好的顶层膜电感器进行了不同的后期热处理工艺，编号为U1-U4，如表1所示，其中各个样品在100℃保温240分钟是样品制作好以后的烘干过程。