射频集成软磁薄膜器件分析

1 引言

IT技术的发展为软磁薄膜在射频(RF)范围，尤其是在800MHz~6GHz频率范围工作的集成无源元件、抗电磁噪声干扰(EMI)器件和传感器等方面的应用提供了广阔的市场。这些应用可以根据磁膜的复数相对磁导率μr"加以分类(μr=μr'-jμr")。

对于单片微波集成电路(MMICs)所使用的集成磁性薄膜电感器、变压器和传输线而言，高μr'和μr"=0的磁性薄膜将是理想的磁膜；这样，通过增大磁性薄膜中的磁通链并减小器件的尺寸和降低其损耗，就能够提高晶片每单位面积的功能度。

集成化抗电磁干扰噪声的元件要求低的μr'和高的μr"值。在这类元件中，磁性薄膜的理想作用不是增大在通带上的插损，而是在阻带上提供尽可能大的衰减以消除噪声谐波。磁性薄膜的高|μr|(=)值和对外部磁场感应的灵敏性，则对磁场传感器特别是高频载波型传感器(GMI)更为有利。

本文讨论了在GHz频率范围获得高的复数磁导率的一些技术，以及它们在RF集成磁性薄膜电感器和高频载波型薄膜磁场传感器上的应用。

2 在RF范围内的磁膜磁导率的测量

2.1 测量装置与测量方法简介

对RF范围检测磁性薄膜的磁导率是了解材料特性和开发现代TI器件的基础。在此文所论的测量中，对UHF或其以上频率范围，需要将平面磁膜——基片样品使用的现有磁导仪加以分类，以便于阐明这项工作的特点。在大多数情况下，磁导仪是以传输线形式构成的UHF磁场发生器。其实际结构可以是平行线、微带线、或是带状线。在本文中，提出了又一种磁导仪，它由可以产生均匀行波电磁场的带状线、屏蔽回路型平面耦合线圈，能向耦合线圈区域感生强劲直流(DC)场的亥姆霍兹线圈、一台网络分析仪（Hp8720D型）和一台主计算机构成。该磁导仪的特点是将行波激励和耦合线圈拾取相结合，以鉴定金属薄膜。这种测量装置与方法曾有文章讨论过，但对于GHz频率范围电场的感生电压的影响如何尚不明了。