專利名稱：一種傳輸線電磁噪聲抑制器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及高頻電磁兼容技術(shù)，尤其涉及傳輸線電磁噪聲抑 制器的結(jié)構(gòu)及制備方法。
背景技術(shù)：
電子器件工作頻率的提高和電子產(chǎn)品集成度的增大，使得電磁噪聲、模擬和數(shù)字 信號之間的電磁干擾、傳輸線電磁噪聲相應(yīng)增強(qiáng)。實驗表明，在高頻電磁場中，采用磁性薄 膜材料產(chǎn)生的能量損耗可以很好地抑制傳輸線發(fā)射的電磁噪聲。在傳輸線基本的覆蓋信號 頻率范圍的頻帶內(nèi)，在沒有使用磁性薄膜時，信號中的噪聲諧波在通過傳輸線時其衰減量 很小。在傳輸線上使用磁性薄膜的作用不是為了增加在信號通帶范圍內(nèi)的插入損耗，而是 阻滯抑制電磁噪聲諧波，即那些高于有意義信號頻率的諧波頻率。高頻傳輸線包括微帶線和共面波導(dǎo)兩種傳輸線。通常傳輸線電磁噪聲抑制器的結(jié) 構(gòu)如圖1所示，包括介質(zhì)基片1、微帶傳輸線2(圖1 (a))或共面波導(dǎo)傳輸線2(圖1 (b))、絕 緣層3和磁性薄膜4 ；制備時，首先在介質(zhì)基片1上制作微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線2，然 后采用物理或化學(xué)沉積方法在傳輸線上沉積絕緣層3，最后在電絕緣層3上沉積磁性薄膜 4，這樣就能夠得到傳輸線電磁噪聲抑制器。傳輸線電磁噪聲抑制器的工作原理在于高頻信號通過傳輸線時將會由于磁損耗 (包括鐵磁共振吸收損耗和高頻渦流損耗)使高頻電磁信號衰減，被衰減的信號頻率和頻 帶寬度受磁性薄膜的特性及尺寸控制。在磁損耗中，鐵磁損耗由磁性薄膜的磁化強(qiáng)度、各向 異性，退磁場以及磁性薄膜的磁損耗因子決定，渦流損耗則主要由磁性薄膜的電阻率決定， 而工作頻帶的寬度由鐵磁共振線寬決定?，F(xiàn)有的傳輸線電磁噪聲抑制器由于在各層薄膜 的制備過程中沒有加入表面處理工藝，其中磁性薄膜的厚度是均勻的，使得現(xiàn)有的傳輸線 電磁噪聲抑制器的工作頻帶寬度較小，不能滿足在寬頻帶范圍內(nèi)對電磁噪聲進(jìn)行抑制的需 求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種傳輸線電磁噪聲抑制器及其制備方法，所述傳輸線電磁噪聲抑制 器具有非均勻厚度的磁性薄膜，能夠成倍提高現(xiàn)有傳輸線電磁噪聲抑制器的工作帶寬，以 滿足寬頻帶范圍內(nèi)對電磁噪聲進(jìn)行抑制的需求；并且所提供的傳輸線電磁噪聲抑制器的制 備方法具有方法簡單、能夠與微波集成電路工藝兼容。本發(fā)明的技術(shù)方案為—種傳輸線電磁噪聲抑制器，如圖2所示，包括介質(zhì)基片1、微帶傳輸線或共面波 導(dǎo)傳輸線2 (圖2 (a)或圖2 (b))、絕緣層3和磁性薄膜4，所述微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸 線2處于介質(zhì)基片1和絕緣層3之間；所述磁性薄膜4處于絕緣層3之上；該傳輸線電磁噪 聲抑制器還包括一層過渡層5，所述過渡層5處于絕緣層3和磁性薄膜4之間；且過渡層5 和磁性薄膜4之間的接觸面是非平整接觸面，使得磁性薄膜4具有非均勻的厚度。
上述技術(shù)方案中，所述過渡層材料為高附著性的金屬材料，如Ti、Ta或Cr ；所述磁 性薄膜4為鐵磁性薄膜，如CoNb&磁性薄膜；所述絕緣層可采用有機(jī)絕緣層，如聚苯酰胺； 所述絕緣層也可采用無機(jī)絕緣層，如SiO2, Al2O3，AlN或MgO。一種傳輸線電磁噪聲抑制器的制備方法，如圖3所示，包括以下步驟步驟1 在介質(zhì)基片上制備微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線。步驟2 在微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線表面沉積絕緣層。步驟3 將高分子膠體球分散于絕緣層表面形成高分子膠體球模板；然后在高分 子膠體球模板表面沉積一層具有高附著性的金屬材料，再采用常規(guī)化學(xué)剝離工藝去掉高分 子膠體球，得到附著于絕緣層表面且表面周期性起伏的過渡層。所采用的高分子膠體球的 直徑在200納米至1微米之間，沉積的高附著性金屬材料的厚度以不超過膠體球直徑的一 半為宜。步驟4 在過渡層表面沉積磁性薄膜，得到最終的傳輸線電磁噪聲抑制器。上述方案中，步驟2中所述絕緣層可以是有機(jī)絕緣層(如聚苯酰胺)或無機(jī)絕緣 層(如SiO2, Al2O3，AlN或MgO)，其厚度在100納米左右；步驟3中所述高分子膠體球可以 是聚苯乙烯球，也可以是聚異戊二烯球；常規(guī)化學(xué)剝離高分子膠體球化學(xué)工藝是指在甲苯 溶液中浸泡并在超聲輔助條件下剝離膠體球；所述高附著性金屬材料或磁性薄膜的沉積工 藝包括磁控濺射法、熱蒸發(fā)法、脈沖激光沉積法或分子束外延法。本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器，具有較常規(guī)傳輸線電磁噪聲抑制器更寬的 工作帶寬，其工作原理是根據(jù)鐵磁共振理論和雙磁子(two magnon)自旋散射模型，鐵磁 共振線寬由內(nèi)稟磁阻尼因子α和材料的不均勻性決定。而內(nèi)稟磁阻尼因子α由材料的配 方?jīng)Q定，材料的不均勻性則可以通過工藝條件調(diào)整。材料的不均勻性包括磁化強(qiáng)度、磁各向 異性和退磁場等在空間分布的不均勻，這些不均勻性將與自旋散射形成耦合項，使得在理 想情況下，自旋的一致運動變?yōu)榉且恢逻\動，從而使鐵磁共振線寬變寬。本發(fā)明就是基于這 一原理，在沉積磁性薄膜前，采用膠體球掩膜方法和外加過渡層的方法，先在絕緣層表面制 備一層表面周期性起伏的過渡層，然后再沉積磁性薄膜，使得最終沉積的磁性薄膜的厚度 不均勻，從而提高傳輸線電磁噪聲抑制器的工作帶寬。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器，比常規(guī)傳輸線電磁噪聲抑制器具有更寬的 工作帶寬，能夠滿足寬頻帶范圍內(nèi)對電磁噪聲進(jìn)行抑制的需求；其制備方法工藝簡單、能夠 與微波集成電路工藝兼容。


圖1是常規(guī)傳輸線電磁噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)是微帶傳輸線電磁 噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是共面波導(dǎo)傳輸線電磁噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖。其中(a)是本發(fā)明 提供的微帶傳輸線電磁噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是本發(fā)明提供的共面波導(dǎo)傳輸線 電磁噪聲抑制器截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器的制備工藝流程圖。圖4膠體球去除后過渡層的表面形貌(AFM)圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器的工作頻率可以通過選擇合適的材料組分， 并通過適當(dāng)?shù)墓に囆纬纱鸥飨虍愋詠碚{(diào)整，其工作頻段則可以通過調(diào)整膠體球模板中膠體 球的大小來調(diào)整。采用這種方法可以采用低廉的且與微波集成電路兼容的工藝制備集成高 頻電磁噪聲抑制器。下面列舉實施實例對本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。實施方式1首先在介質(zhì)基片上制備特征阻抗為50 Ω的微帶線，然后再微帶線表面沉積100納 米厚的SiO2絕緣層，接著直徑為500nm的聚苯乙烯高分子膠體球分散于絕緣層表面，再通 過射頻磁控濺射工藝在高分子膠體球模板表面沉積200納米厚的Ta過渡層，沉寂Ta過渡 層后采用在甲苯中超聲清洗的方法剝離聚苯乙烯高分子膠體球，最后采用直流磁控濺射方 法在過渡層表面沉積厚度為2微米的CoNb&磁性薄膜，從而完成傳輸線電磁噪聲抑制器的 制備。經(jīng)測試，所制備的傳輸線電磁噪聲抑制器的中心頻率為1.5GHz，工作帶寬為 500MHz ；而常規(guī)中心頻率為1. 5GHz的傳輸線電磁噪聲抑制器，其工作帶寬只有200MHz。這 說明該實施方式所制備的傳輸線電磁噪聲抑制器比常規(guī)傳輸線電磁噪聲抑制器，其工作帶 寬提高了 2. 5倍。實施方式2制備過程除沉積的Ta過渡層厚度為500納米外，其余過程均與實施方式1相同。 測試發(fā)現(xiàn)所制備的傳輸線電磁噪聲抑制器的工作帶寬提高到650MHz，工作帶寬比常規(guī)傳輸 線電磁噪聲抑制器的工作帶寬增加了 3. 25倍。實施方式3制備過程除沉積的Ta過渡層厚度為1微米外，其余過程均與實施方式1相同。測 試發(fā)現(xiàn)所制備的傳輸線電磁噪聲抑制器的工作帶寬提高到800MHz，工作帶寬比常規(guī)傳輸線 電磁噪聲抑制器的工作帶寬增加了 4倍。
權(quán)利要求
一種傳輸線電磁噪聲抑制器，包括介質(zhì)基片(1)、微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線(2)、絕緣層(3)和磁性薄膜(4)，所述微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線(2)處于介質(zhì)基片(1)和絕緣層(3)之間；所述磁性薄膜(4)處于絕緣層(3)之上；其特征在于，該傳輸線電磁噪聲抑制器還包括一層過渡層(5)，所述過渡層(5)處于絕緣層(3)和磁性薄膜(4)之間；且過渡層(5)和磁性薄膜(4)之間的接觸面是非平整接觸面，使得磁性薄膜(4)具有非均勻的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述過渡層材料為高 附著性的金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述高附著性的金屬 材料為Ti、Ta或Cr。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述磁性薄膜(4)為鐵磁性薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述鐵磁性薄膜為 CoNbZr磁性薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述絕緣層為聚苯酰 胺有機(jī)絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸線電磁噪聲抑制器，其特征在于，所述絕緣層為SiO2, Al2O3，AlN或MgO無機(jī)絕緣層。
8.一種傳輸線電磁噪聲抑制器的制備方法，包括以下步驟步驟1 在介質(zhì)基片上制備微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線；步驟2 在微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線表面沉積絕緣層；步驟3 將高分子膠體球分散于絕緣層表面形成高分子膠體球模板；然后在高分子膠 體球模板表面沉積一層具有高附著性的金屬材料，再采用常規(guī)化學(xué)剝離工藝去掉高分子膠 體球，得到附著于絕緣層表面且表面周期性起伏的過渡層；步驟4 在過渡層表面沉積磁性薄膜，得到最終的傳輸線電磁噪聲抑制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸線電磁噪聲抑制器的制備方法，其特征在于，步驟3中所 采用的高分子膠體球的直徑在200納米至1微米之間，沉積的高附著性金屬材料的厚度不 超過膠體球直徑的一半。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸線電磁噪聲抑制器的制備方法，其特征在于，步驟3中 所述高分子膠體球是聚苯乙烯球或聚異戊二烯球；常規(guī)化學(xué)剝離高分子膠體球化學(xué)工藝是 指在甲苯溶液中浸泡并在超聲輔助條件下剝離膠體球；步驟3或步驟4中所述高附著性金 屬材料或磁性薄膜的沉積工藝包括磁控濺射法、熱蒸發(fā)法、脈沖激光沉積法或分子束外延 法。
全文摘要
一種傳輸線電磁噪聲抑制器及其制備方法，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。產(chǎn)品包括介質(zhì)基片，往上依次是微帶傳輸線或共面波導(dǎo)傳輸線、絕緣層、過渡層和磁性薄膜，所述磁性薄膜具有非均勻的厚度。制備方法是首先在介質(zhì)基片上制備傳輸線，然后沉積絕緣層，再利用膠體球掩模方法和薄膜沉積工藝制備過渡層和磁性薄膜。本發(fā)明依據(jù)鐵磁共振理論和雙磁子自旋散射模型，將常規(guī)傳輸線電磁噪聲抑制器中均勻厚度的磁性薄膜變成非均勻厚度的磁性薄膜，從而大幅提高了傳輸線電磁噪聲抑制器的工作帶寬。本發(fā)明提供的傳輸線電磁噪聲抑制器，具有更寬的工作帶寬，能夠滿足寬頻帶范圍內(nèi)對電磁噪聲進(jìn)行抑制的需求；其制備方法工藝簡單、能夠與微波集成電路工藝兼容。
文檔編號H05K9/00GK101909419SQ201010218948
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者劉爽, 唐曉莉, 張懷武, 白明飛, 蘇樺, 金立川, 鐘智勇 申請人:電子科技大學(xué)