双层悬空结构射频微电感制作研究

利用MEMS工艺制作了一种双层悬空结构的圆形射频微电感,研究了双层结构微电感中微带线宽度对其性能的影响。研究表明,双层悬空结构的圆形射频微电感不仅具有较大的电感量,而且其Q值也较高;双层微电感的Q值随微带线宽度的增大而升高,而电感量则随微带线宽度的增大而降低。对于微带线宽度为60μm的双层微电感,在频率2～4GHz时,其电感量可达到5nH左右,Q值达到20。

柠檬酸盐体系铜电沉积及其在微机电系统中的应用

研究并讨论了在新型柠檬酸盐体系铜电沉积工艺中电镀工艺参数对镀层形貌和颗粒尺寸的影响;利用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了镀层的结构和组分存在状态;并将柠檬酸盐体系电沉积铜应用于微机电系统(MEMS)加工工艺.结果表明:在6 g.L-1 Cu2+,pH=7.0-8.5,1-2 A.dm-2,45℃,搅拌条件下可得到结晶细小,表面平整的致密铜镀层;镀层为面心立方多晶结构的单质铜,不含其他杂质.利用MEMS工艺成功制得平面电感,其有效的最大品质因数(Q)为12.75,达到了设计要求.

新型悬空结构射频微电感的制作与测试

利用MEMS(Micro Electro-Mechanical System:微机电系统)工艺中的牺牲层技术制作了一种新型悬空结构微电感,在此悬空结构中,微电感的线圈制作在与衬底平行的平面上,线圈与衬底之间有立柱支撑;此新型微电感的制作工艺流程简单,与集成电路工艺相兼容,且其高频性能较好.并对此结构微电感的性能进行了测试,测试频率范围在0.05～10 GHz之间,结果表明:当悬空结构微电感的悬空高度为20 μm,工作频率在3～5 GHz范围内时,其电感量达到4 nH,其Q值最大可达到22.

基于CS5460A的三相电参数检测仪的设计

针对现有电参数检测仪功能单一、自动化程度不高等缺点,采用ATMEGA162为微控制器、专用电能计量芯片CS5460A为模数转换器,根据嵌入式系统的设计思想设计了三相电参数检测系统.介绍了三相电参数检测仪的硬件结构和软件设计方法,并分析了提高测试精度的方法.测试表明,系统的测量精度可达到0.1级,能满足对设备用电参数监测的要求.

RF平面螺旋微电感计算机模拟研究

应用Greenhouse法对RF平面螺旋微电感进行了计算机模拟,探明了微电感品质因数Q值在高频域内的变化规律,得出了微电感金属层厚度、线宽、线间距及线圈数与RF平面螺旋微电感Q值的对应关系。研究发现,RF平面螺旋微电感的Q值在高频域内随频率增加而呈现先升高后下降的趋势,Q值存在峰值;微电感Q值在某一频率范围内随微电感金属层厚度、线宽的增加而增大;随线间距的增加,微电感的低频性能下降而高频(>1GHz)性能升高;当微电感直径一定时,随线圈数的增加,Q值有下降的趋势。

悬空结构射频微电感的制作研究

利用MEMS工艺中的牺牲层技术制作了一种新型悬空结构微电感,在此悬空结构中,微电感的线圈制作在与衬底平行的平面上,线圈与衬底之间有立柱支撑;此新型微电感的高频性能较好,且其制作工艺流程简单,与集成电路工艺相兼容。测量结果表明:当工作频率在2GHz～3GHz范围内时,此悬空结构微电感电感量达到4.2nH,Q值最大可达到37。

片上电源用高频薄膜磁微电感研究与发展

电子产品的体积小型化和功能多样化为其内部各类芯片供电的电压调节模块带来了巨大挑战。片上电源(PwrSoC)系统在这方面具有广阔的应用前景,其中处理高频功率的薄膜磁微电感技术的突破是促进其进一步发展和推广应用的关键。重点介绍和分析薄膜磁微电感技术在国内外的研究现状,主要包括磁性薄膜材料、制作工艺和电感结构三个方面。进一步指出根据实际工况需要,通过对上述三个基本要素所包含不同技术方案的合理选取并加以适当优化,是设计和制作出具有优良性能的薄膜磁微电感的关键。最后,对薄膜磁微电感技术的发展趋势进行了展望。

关于电子束焊机高压电源稳定性设计

研究电子束焊机高压稳压电源输出电压的稳定性问题,可保证电子束焊接质量。传统的电子束焊机高压电源电路由于存在高纹波输出电压的特性,直接导致了输出稳定性不高。为此设计了一种电子束焊机高压稳压电源控制系统,主要原理是将新型的PWM-Cuk变换器结构与耦合电感技术相结合,合理地分配两个电感的耦合程度,同时还采用了滞后-超前的补偿控制方式,提高系统的稳压精度和控制精度。并且利用SABER和PSIM软件构建系统主电路和控制电路模型并进行仿真。理论分析和仿真结果表明,改进系统具有输出微纹波的特性,还具备整机系统稳压精度高、控制精度和可靠性高、动态特性良好,为电子束焊机优化设计提供了依据。

RF平面螺旋微电感的物理模型

为了在RF频率域内准确模拟RF平面螺旋微电感的性能,讨论了一种计算RF平面螺旋微电感的物理模型,此模型采用Greenhouse法计算微电感的电感量,在计算微电感Q值时,考虑了诸如涡流、衬底电阻及各种寄生电容等因素,寄生电容包括电感与终端引出层间的交叉电容,电感与衬底间的电容,衬底电容等。这种模型可以计算不同布局及参数的微电感,为微电感的设计及其性能的优化提供了一种很好的方法。

基于开关电感的有源网络升压变换器的研究

在光伏并网微逆变器等需要高电压增益的场合,传统的Boost变换器由于电压增益较小,已经无法满足电压变换的需要。而隔离式DC-DC变换器由于引入了高频变压器,在系统体积和变换效率上都较非隔离DC-DC变换器存在不足,因此非隔离型高增益DC-DC变换器成为了人们研究的热点。然而传统的隔离型高增益变换器存在着变换器体积大,功率器件电压应力高,电压增益仍然有限等缺点。本文提出了一种基于开关电感的有源网络升压变换器拓扑,该拓扑具有较高的电压增益,较低的功率器件的电压应力,并设计制作了一台200W原理样机,实验结果证实了理论分析的正确性。

功率电感器关键参数自动测量装置

对功率电感器关键参数的研究有助于了解其应用范围、减小电源装置的体积和重量、提高电源效率。目前,工业应用中功率电感器的关键参数都是由人工测量完成的,测量操作复杂耗时。本设计是一套基于PIC16F877A单片机的电感关键参数自动测量装置。通过PID算法控制可编程直流源的输出电流,进而控制电感温升稳定在基准值,得到电感温升电流。同时,采样单元可实时获得电感上的电压、电流值,从而计算出直流电阻和直流损耗。该装置电路简单、测量精度高且范围宽、具有良好的人机界面,并且能够自动记录和存储测量数据。

耦合薄膜微电感绕组损耗解析算法

工作于电压调节模块中的耦合薄膜微电感,耦合绕组的电流之间存有相位差,电流相位差使电感内的磁场分布发生改变,引起绕组损耗的显著变化。准确预测不同相位差与频率下的绕组损耗对于耦合薄膜微电感的设计及优化至关重要。该文在此背景下分析了跑道型耦合薄膜微电感在不同电流相位差下的磁场分布情况,通过准确提取相应频率下的电阻矩阵,建立不同电流相位差下的绕组损耗解析算法。最后运用有限元仿真软件验证文中耦合薄膜微电感绕组损耗解析算法的准确性和实用性。

双晶片压电材料微型驱动系统研究

在微型机器人应用中,双晶片压电材料作为执行器将电势能转化为机械变形。通常,此类执行器使用庞大而笨重的电源进行激励,因此限制了其应用范围。该文采用级联型抽头变压器(CTI)升压级与高电压驱动级进行级联,设计并研制了具有高能效、高增益双晶片压电材料微型驱动系统。该微型驱动系统能量转换效率峰值为68.5%,升压增益为162倍,且具备输出频率为4Hz,输出电压为600V的驱动能力。实验表明,该微型驱动系统可驱动双晶片压电材料,使其能在微型机器人领域中得到广泛应用。

一种硅衬底镂空结构的圆形射频微电感

利用MEMS工艺以及硅的湿法刻蚀工艺制作了一种硅衬底镂空结构的圆形射频微电感,并研究了硅衬底背面减薄对射频微电感性能的影响,结果表明:微电感硅衬底经过局部刻蚀减薄后其自谐振频率上升,电感量的频率稳定性提高,而其最大Q值下降。

激光微细熔覆快速原型制造厚膜电感元件

采用激光微细熔覆快速制造技术直接将电感元件集成在电路板上,使之由插装或表面贴装元件直接转化成平面膜式电感,大大减少了焊点,缩短互连,减少了占用面积,从而提高了可靠性和电性能。另外,不需要掩模的制作和高温烧结,简化了工艺,降低了成本,提高了效率。

反激式微弧氧化电源电流脉冲及其能量控制

为了有效控制脉冲能量,提出了一种多电流脉冲单元并联的反激变换微弧氧化功率电源方案.简要分析了微弧氧化电源的负载特性,建立了在微弧氧化负载条件下,耦合电感原副边进行能量交换时的等效电路模型,结合模型分析了能量交换过程对电流脉冲波形和脉冲能量的影响,并进行了仿真和实验研究.结果表明,电流脉冲波形主要受微弧氧化负载参数、负载剩余电压、耦合电感原副边漏感和原边峰值电流的影响;过大的原边峰值电流会导致电流脉冲能量无法控制.

双层悬空结构片状微电感研究

利用MEMS工艺制作了一种双层悬空结构的圆形片状微电感,并研究了其在S波段的性能。双层微电感的底层线圈制作在玻璃衬底平面上,外径为500μm,匝数为2,导线宽度70μm,导线间距15μm,顶层线圈的悬空高度为20μm,顶层线圈的匝数为1 5,其它结构参数与底层线圈相同。研究表明,所制作的双层结构微电感在2GHz～4GHz时其电感量达到2 2nH,其品质因数达到22。在制作过程中首次引入的光刻胶抛光工艺大大简化了微电感的制作过程。

适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感

利用MEMS微电镀工艺技术制作了一种新型的适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感,采用ANSOFT公司的HFSS优化平面螺旋电感的结构。在具有高电阻率的玻璃衬底上溅射0.5μm的铜层作为下电极;PECVD淀积厚度为1μmSiO2作为中间介质层;在介质层上结合厚胶光刻技术电镀厚为22μm的铜作为电感线圈。这套电感制作工艺流程简单、易于与IC制备工艺集成。本文制备的微机械电感在微型植入系统中具有广阔的应用前景。测量结果表明:当工作频率在1GHz左右时,微电感的电感值达到55nH,Q值最大可达到25。

磁芯螺线管微电感的计算机模拟

采用电磁场理论建立了FeNi磁芯螺线管微电感的物理模型,并对交流载荷下的微电感进行了模拟.通过与磁芯厚度为10、20、30和40μm的微电感的实验结果对比,表明该物理模型能够较准确地模拟磁芯螺线管微电感的主要损耗,进而可计算微电感的电感量和品质因子.模拟结果与实验符合较好.

电磁谐振式微泵电感线圈组件的研究

提出了一种电磁谐振式微泵电感线圈组件的新制造方法,该方法在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金膜形成的欧姆接触电极作为内引线.我们设计了硅基电感的结构和相关的工艺流程,再利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电流与磁感应强度的关系、衬底涡流分布等,为平面电感的理论与实验的进一步比较分析提供了参考依据.我们在硅杯背面采用激光打孔得到了膜厚约为5μm的硅膜,从而可以使衬底中的涡流大幅度减少、电感的Q值得到很大提高.本文提出的新制造方法采用了绝缘性能比SiO2好的Al2O3薄膜作为电感线圈与衬底之间的绝缘层.实验结果表明,本文设计的平面螺旋电感具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用前景.