JP2003257739A - High-frequency device - Google Patents

High-frequency device

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JP2003257739A
JP2003257739A JP2002054150A JP2002054150A JP2003257739A JP 2003257739 A JP2003257739 A JP 2003257739A JP 2002054150 A JP2002054150 A JP 2002054150A JP 2002054150 A JP2002054150 A JP 2002054150A JP 2003257739 A JP2003257739 A JP 2003257739A
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laminated film
transmission line
thin film
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Kiyoto Yamazawa
清人 山沢
Toshiyuki Sakuma
敏幸 佐久間
Hiroyoshi Karasawa
弘喜 唐澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency device, such as the high-frequency inductor, high-frequency transformer, transmission-line device, etc., usable in such a high-frequency band (GHz band) that has been considered to be difficult to be used for the device. <P>SOLUTION: When a microstrip line type transmission line, etc., is constituted by using a laminated film of a ferromagnetic metallic film and an antiferromagnetic thin oxide film, action of the antiferromagnetic thin oxide film as dielectrics can be utilized. At the same time, ferromagnetic resonance frequency of the ferromagnetic metallic film can be raised to a significantly high frequency by inducing large one-directional magnetic anisotropy through ferromagnetic/antiferromagnetic exchange bonding, and an extremely effective means for widening the band of the transmission line can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、情報通信機器等
に利用される高周波インダクタや高周波トランス、各種
の伝送線路及びその伝送路を用いたデバイス、ならびに
高周波磁気記録用薄膜磁気ヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency inductor and a high frequency transformer used for information communication equipment, various transmission lines and devices using the transmission lines, and a thin film magnetic head for high frequency magnetic recording. .

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、パーソナルコンピュータにおいて
は、CPUチップのクロック周波数の高周波化と相まっ
て処理速度が劇的に向上している。今や、1GHzを越
えるクロック周波数を有するCPUチップが開発される
に及んでいる。一方、携帯電話やPHS、PDA、Bl
uetooth、無線LAN、ITS機器などに代表さ
れるように、マイクロ波帯を利用する無線情報通信シス
テムが高度情報化社会を支える重要なインフラストラク
チュアとして、これらの重要性は益々高まってきてい
る。これら多くの情報通信機器に共通して言えるのは、
信号周波数が数100MHzから10GHz近くにも達
して、今後さらに高周波化される可能性がある。
2. Description of the Related Art At present, in a personal computer, the processing speed is dramatically improved together with the increase in the clock frequency of the CPU chip. Now, a CPU chip having a clock frequency exceeding 1 GHz is being developed. On the other hand, mobile phones, PHS, PDA, Bl
The wireless information communication system using the microwave band, as represented by Bluetooth, wireless LAN, ITS equipment, etc., is becoming more important as an important infrastructure supporting an advanced information society. Common to many of these information and communication devices is that
The signal frequency may reach several 100 MHz to nearly 10 GHz, and there is a possibility that the frequency will be further increased in the future.

【0003】これらの無線情報通信システムの高周波回
路には、インダクタやキャパシタ、抵抗器などの多くの
受動部品が使用されている。図36は、PHS用RFア
ンプのMMICモジュールの構成例を示すものであり、
FETの入出力整合回路に加えて、FETのバイアス回
路にもインダクタやキャパシタが多く用いられている。
図37は、図36で示したRFモジュールのチップ写真
である。図から明らかなように、チップ全体に占める空
心スパイラルインダクタの占有面積が大きく、チップサ
イズの縮小を阻害する大きな要因になっている。
Many passive components such as inductors, capacitors and resistors are used in the high frequency circuits of these wireless information communication systems. FIG. 36 shows a configuration example of the MMIC module of the RF amplifier for PHS,
In addition to the FET input / output matching circuit, inductors and capacitors are often used in the FET bias circuit.
FIG. 37 is a chip photograph of the RF module shown in FIG. As is clear from the figure, the occupied area of the air-core spiral inductor occupies the entire chip, which is a major factor inhibiting the reduction of the chip size.

【0004】最近、携帯電話やPHSなどの携帯通信端
末のMMIC高周波回路用インダクタとして、従来の空
心スパイラルインダクタに磁性材料を付加することでイ
ンダクタサイズを縮小し、コストの削減を図ろうとする
試みが盛んになっている(例えば、山口正洋、荒井賢
一;日本応用磁気学会誌、25巻2号,59,2001)。図3
8は、RF磁性薄膜インダクタの例を示すもので、絶縁
膜を介して磁性膜でスパイラルコイル174の上下を挟
持する構成となっている。この場合、上下の薄膜磁心1
71,176は、ZrNbアモルファス合金磁性膜をマ
イクロワイヤアレー状に微細加工して構成し、高周波で
の磁気特性を改善している。一般に、強磁性体の限界周
波数は各種の磁気共鳴現象によって決定される。例え
ば、一軸磁気異方性を有する磁性膜の磁化困難軸に高周
波磁界を印加して磁化回転モードを利用する場合の強磁
性共鳴周波数fは(1)式で与えられる。
Recently, as an inductor for a MMIC high frequency circuit of a mobile communication terminal such as a mobile phone or PHS, an attempt has been made to reduce the size of the inductor by adding a magnetic material to the conventional air-core spiral inductor to reduce the cost. It has become popular (for example, Masahiro Yamaguchi, Kenichi Arai; Journal of Japan Society for Applied Magnetics, Vol. 25, No. 2, 59, 2001). Figure 3
Reference numeral 8 shows an example of an RF magnetic thin film inductor, which has a structure in which the upper and lower sides of the spiral coil 174 are sandwiched by magnetic films via an insulating film. In this case, the upper and lower thin film magnetic cores 1
71 and 176 are formed by finely processing a ZrNb amorphous alloy magnetic film into a microwire array to improve the magnetic characteristics at high frequencies. Generally, the limit frequency of a ferromagnetic material is determined by various magnetic resonance phenomena. For example, the ferromagnetic resonance frequency f r when by applying a high frequency magnetic field to the magnetization hard axis of the magnetic film having a uniaxial magnetic anisotropy utilizing magnetization rotation mode is given by equation (1).

【0005】[0005]

【数1】 ここで、γはジャイロ磁気定数、Ms は飽和磁化、Hkは
異方性磁界である。
[Equation 1] Here, γ is a gyro magnetic constant, Ms is a saturation magnetization, and Hk is an anisotropic magnetic field.

【0006】強磁性体の限界周波数はfで決定され、
この周波数を高くするにはMs とHkの大きな磁性材料を
使用しなければならない。図38で示される磁性薄膜イ
ンダクタに使用された磁性膜マイクロワイヤアレー17
7では、反磁界効果によってワイヤ内の磁化はワイヤ長
手方向を向く。このときの実効的な異方性磁界は(2)
式のように表される.
The limit frequency of a ferromagnetic material is determined by f r ,
To increase this frequency, a magnetic material with large Ms and Hk must be used. A magnetic film microwire array 17 used in the magnetic thin film inductor shown in FIG.
7, the magnetization in the wire is oriented in the wire longitudinal direction due to the demagnetizing effect. The effective anisotropic magnetic field at this time is (2)
It is expressed as

【0007】[0007]

【数2】 ここで、Nはマイクロワイヤの幅方向の反磁界係数で
ある。このとき、反磁界効果によって実効的な異方性磁
界が増大し、強磁性共鳴周波数fは、(3)式に示す
ように、高周波側にシフトする。
[Equation 2] Here, N d is a demagnetizing factor in the width direction of the microwire. In this case, the effective anisotropy field is increased by the demagnetizing field effects, the ferromagnetic resonance frequency f r, as shown in equation (3) is shifted to the high frequency side.

【0008】[0008]

【数3】 CoZrNb磁性膜のマイクロパターニング化によっ
て、磁性膜の限界周波数が約1GHzから2GHz以上
に高周波化され、これを用いた磁性薄膜インダクタは、
2GHzの周波数において、空心スパイラルインダクタ
に対してインダクタンスで+19%増、Q値で+23%増
となり、磁性体付加による性能向上が明確に示されてい
る。
[Equation 3] Due to the micro-patterning of the CoZrNb magnetic film, the critical frequency of the magnetic film is increased from about 1 GHz to 2 GHz or higher, and a magnetic thin film inductor using this is
At a frequency of 2 GHz, the inductance is increased by + 19% and the Q value is increased by + 23% with respect to the air-core spiral inductor, clearly showing the performance improvement by adding the magnetic material.

【0009】一軸磁気異方性を有する磁性体の磁化困難
軸方向の磁化率χは、(4)式のように与えられ、実効異
方性磁界に反比例するので、異方性磁界の増大によって
磁性膜の限界周波数を上げる手法は必然的に磁化率の低
下が余儀なくされる。
The magnetic susceptibility χ in the direction of the hard axis of a magnetic substance having uniaxial magnetic anisotropy is given by the equation (4) and is inversely proportional to the effective anisotropic magnetic field. A method of increasing the limit frequency of the magnetic film inevitably reduces the magnetic susceptibility.

【数4】 [Equation 4]

【0010】従って、高い磁化率χを維持しつつ、磁性
膜の限界周波数を高くするには飽和磁化Msの大きな磁性
材料が必須となる。一般に、高いMsと大きなHkを両立す
る磁性材料を作製するのは容易でなく、現在までに開発
された多くの磁性薄膜材料においても、5GHzを越え
る限界周波数を有する材料の実例はほとんど無いのが実
情である。マイクロ波帯用の高周波インダクタや高周波
トランスが高周波回路素子として強く要望されているも
のの、磁性薄膜材料の限界周波数が数GHzにとどまっ
ており、超高周波磁性薄膜材料の実現に大きな期待が寄
せられている。
Therefore, in order to increase the critical frequency of the magnetic film while maintaining a high magnetic susceptibility χ, a magnetic material having a large saturation magnetization Ms is essential. In general, it is not easy to produce a magnetic material that has both a high Ms and a large Hk, and even among many magnetic thin film materials developed to date, there are few actual examples of materials having a limit frequency exceeding 5 GHz. It's a reality. Although high-frequency inductors and high-frequency transformers for the microwave band are strongly demanded as high-frequency circuit elements, the limit frequency of magnetic thin film materials is only a few GHz, and there are great expectations for the realization of ultra-high frequency magnetic thin film materials. There is.

【0011】一方、数GHzから数10GHzのマイクロ
波回路では、誘電体を用いた伝送線路デバイスがインピ
ーダンス変換器やバランサ、高周波フィルタなどに多く
用いられている。これらの線路は、それ単体でLC複合
回路として機能するので、インダクタやキャパシタを組
み合わせて構成する場合に比べて部品点数を大幅に削減
できるメリットがある。図39と図40に、代表的なマ
イクロストリップ線路とコプレーナ線路の概略構成を示
す。図41に、50GHz帯低雑音増幅器の回路構成例
を示す。その回路構成例が示すように、FETの入出力
整合回路やバイアス回路などに1/4波長コプレーナ線
路が多く使用されている。
On the other hand, in microwave circuits of several GHz to several tens GHz, transmission line devices using a dielectric are often used for impedance converters, balancers, high frequency filters and the like. Since each of these lines functions as an LC composite circuit by itself, there is an advantage that the number of parts can be significantly reduced as compared with a case where an inductor and a capacitor are combined. 39 and 40 show schematic configurations of typical microstrip lines and coplanar lines. FIG. 41 shows a circuit configuration example of a 50 GHz band low noise amplifier. As the circuit configuration example shows, a quarter-wavelength coplanar line is often used for an input / output matching circuit of a FET, a bias circuit, and the like.

【0012】図42は、伝送線路を分布定数回路で表現
した場合の等価回路である。自由空間の電磁界波長λに
対する線路波長λgの比(λg/λ)は、線路損失が小さ
い場合、(5)式のように近似できる。
FIG. 42 is an equivalent circuit when the transmission line is represented by a distributed constant circuit. When the line loss is small, the ratio of the line wavelength λg to the electromagnetic field wavelength λ in the free space (λg / λ) can be approximated by the equation (5).

【数5】 [Equation 5]

【0013】ここで、μoは真空の透磁率、εoは真空の
誘電率である。L oとC oは図42における線路の単位長
さ当たりのインダクタンスとキャパシタンスである。例
えば、誘電体の透磁率をμ、誘電率をεとすると、これ
を用いたマイクロストリップ線路におけるL oとC oは、
(6)式のように表される。
Here, μo is the magnetic permeability in vacuum, and εo is the dielectric constant in vacuum. L o and C o are the inductance and capacitance per unit length of the line in FIG. For example, if the permeability of the dielectric is μ and the permittivity is ε, then L o and C o in the microstrip line using this are
It is expressed as in equation (6).

【数6】 [Equation 6]

【0014】結局、λg/λは、(7)式のように簡単
になる。
After all, λg / λ becomes simple as shown in the equation (7).

【数7】 ここで、μs とεs は誘電体の比透磁率と比誘電率であ
る。
[Equation 7] Here, μs and εs are the relative permeability and relative permittivity of the dielectric material.

【0015】現在、マイクロ波帯で実際に実用になって
いる伝送線路デバイスは、アルミナやポリイミドなどの
非磁性低誘電率誘電体を用いる場合が多く、実質的に比
透磁率μsは1であるので、この場合の線路波長は自由
空間波長の1/(εs)1/2倍となる。伝送線路デバ
イスは、定在波を利用する波動デバイスの一つであるの
で、線路の波長が短いほどデバイスを小型にできる利点
があるが、ポリイミドやアルミナを用いた伝送線路デバ
イスでは波長短縮の効果が大きくないため、これらの利
用がマイクロ波帯以上の周波数に制限されている。例え
ば、比誘電率9程度のアルミナにおいて波長は自由空間
の1/3程度、比誘電率4程度のポリイミドに至っては
自由空間の1/2程度しか波長は短くならない。これら
を数100MHzから数GHzの準マイクロ波帯に利用
しようとすると、線路波長が長くなってしまい、実際の
回路への適用は大きく制限されてしまう。
At present, transmission line devices that are actually put into practical use in the microwave band often use a nonmagnetic low dielectric constant dielectric material such as alumina or polyimide, and the relative magnetic permeability μs is substantially 1. Therefore, the line wavelength in this case is 1 / (εs) 1/2 times the free space wavelength. Since transmission line devices are one of the wave devices that use standing waves, the shorter the wavelength of the line, the more compact the device can be.However, transmission line devices using polyimide or alumina have the effect of shortening the wavelength. Since these are not large, their use is limited to frequencies above the microwave band. For example, the wavelength of alumina having a relative permittivity of about 9 is about 1/3 of the free space, and that of polyimide having a relative permittivity of about 4 is only about 1/2 of the free space. If these are used in the quasi-microwave band of several 100 MHz to several GHz, the line wavelength becomes long, and the application to actual circuits is greatly limited.

【0016】最近、数100MHzから数GHzの準マ
イクロ波帯を利用する様々な情報通信機器への応用を目
的として、波長短縮効果の著しく大きい磁性体/誘電体
ハイブリッド伝送線路デバイスが提案され、大きな期待
が寄せられている(例えば、佐藤敏郎、池田慎治、山沢
清人;日本応用磁気学会誌、 22巻3号、 133、 199
8)。CoZrNbアモルファス合金磁性薄膜とポリイ
ミド膜を用いた積層型マイクロストリップラインの試作
結果によれば、2μm厚のポリイミドに対して1μm厚の
CoZrNb膜を1層挿入するだけで、ポリイミドの場
合の1/8に線路波長が短くなることが示されている
(丸山靖之、池田慎治、佐藤敏郎、山沢清人;電気学会
マグネティックス研究会、 MAG-01-121、 2001)。周波
数500MHzにおける自由空間波長600mmに対し、
ポリイミド線路の波長は約300mm、CoZrNb/ポ
リイミドハイブリッド線路の波長は約37.5mmとな
る。1/4波長線路は、それ自体でインピーダンス変換
器や共振器、フィルタなどに応用でき、CoZrNb/
ポリイミドハイブリッド線路を用いることによって約
9.4mmの短い線路長で1/4波長線路デバイスを構成
できることになる。このように、磁性体/誘電体ハイブ
リッド伝送線路は誘電体単独で構成される線路に比べて
波長短縮効果が大きく、従来、適用例のほとんどない準
マイクロ波帯以下の周波数においても、小型の伝送線路
デバイスを実現できる可能性が拓かれた。
Recently, a magnetic / dielectric hybrid transmission line device having a remarkably large wavelength shortening effect has been proposed for the purpose of application to various information communication devices utilizing the quasi-microwave band of several 100 MHz to several GHz, and it is very large. Expectations are high (for example, Toshiro Sato, Shinji Ikeda, Kiyoto Yamazawa; Journal of Applied Magnetics, Vol. 22, No. 3, 133, 199).
8). According to the experimental results of the laminated type microstrip line using the CoZrNb amorphous alloy magnetic thin film and the polyimide film, it is only necessary to insert one layer of the CoZrNb film having the thickness of 1 μm into the polyimide having the thickness of 2 μm. It is shown that the line wavelength is shortened (Yasuyuki Maruyama, Shinji Ikeda, Toshiro Sato, Kiyoto Yamazawa; The Institute of Electrical Engineers of Japan, Magnetics Research Group, MAG-01-121, 2001). For a free space wavelength of 600 mm at a frequency of 500 MHz,
The wavelength of the polyimide line is about 300 mm, and the wavelength of the CoZrNb / polyimide hybrid line is about 37.5 mm. The 1/4 wavelength line can be applied to an impedance converter, a resonator, a filter, etc. by itself, and CoZrNb /
By using the polyimide hybrid line, a quarter wavelength line device can be constructed with a short line length of about 9.4 mm. As described above, the magnetic / dielectric hybrid transmission line has a greater wavelength shortening effect than a line composed of a dielectric alone, and is small in transmission even at frequencies below the quasi-microwave band, where there are almost no conventional applications. The possibility of realizing a track device was opened up.

【0017】しかしながら、ここで用いられているCo
ZrNb磁性膜の限界周波数(強磁性共鳴周波数)は約
900MHzであるため、GHz帯で同様の波長短縮の
効果を利用することはできない。従って、前述した高周
波インダクタや高周波トランスと同様に、磁性体/誘電
体ハイブリッド線路においても磁性体の限界周波数の問
題は深刻であり、超高周波磁性薄膜材料の実現に大きな
期待が寄せられている。
However, the Co used here
Since the limit frequency (ferromagnetic resonance frequency) of the ZrNb magnetic film is about 900 MHz, the same wavelength shortening effect cannot be used in the GHz band. Therefore, similarly to the above-described high frequency inductor and high frequency transformer, the problem of the limiting frequency of the magnetic substance is serious in the magnetic substance / dielectric hybrid line, and there are great expectations for the realization of an ultra-high frequency magnetic thin film material.

【0018】情報記録装置であるハードディスク装置に
おいては、パソコン等との高速データ転送のために、高
速書き込み・読み出しが求められており、現在では、記
録周波数が数100MHzに達しており、近い内に1G
Hzを越えるであろうと予測されている。図43は、記
録再生一体型の薄膜磁気ヘッドの構造例を示すものであ
る。磁気記録媒体の高保磁力化による記録ビットサイズ
の縮小と、スピンバルブヘッド194による高感度読み
出しにより、ハードディスクドライブの記録密度は一気
に向上した。しかしながら、高保磁力磁気記録媒体への
磁気記録のためには、高い飽和磁化を有する記録ヘッド
用磁性材料が必要となり、加えて高周波記録のためにそ
れに対応した高周波磁気特性が求められる。磁気記録用
薄膜磁気ヘッドにおいては、前述した高周波デバイスの
抱える諸問題と同様な限界周波数の高周波化と高い飽和
磁化を有する磁性薄膜材料の実現が待望されている。
In the hard disk drive, which is an information recording device, high-speed writing / reading is required for high-speed data transfer with a personal computer or the like, and at present, the recording frequency has reached several hundreds MHz, which is about to come. 1G
It is expected to exceed Hz. FIG. 43 shows an example of the structure of a recording / reproducing integrated thin film magnetic head. The recording density of the hard disk drive was dramatically improved by reducing the recording bit size by increasing the coercive force of the magnetic recording medium and by reading with high sensitivity by the spin valve head 194. However, for magnetic recording on a high coercive force magnetic recording medium, a magnetic material for a recording head having high saturation magnetization is required, and in addition, for high frequency recording, high frequency magnetic characteristics corresponding thereto are required. In the thin film magnetic head for magnetic recording, there is a demand for realization of a magnetic thin film material having a high critical frequency and a high saturation magnetization, which are similar to the problems of the high frequency device described above.

【0019】一方、最近、超高周波磁性薄膜材料の糸口
を与える興味深い研究結果が報告された。米国アラバマ
大学のJungらは、垂直磁気記録媒体下地層として、
FeTaN/IrMn交換結合積層膜を作製し、その諸
特性を報告した(H. S. Jung, W. D. Doyle ; The 8th
MMM-Intermag Conference in San Antonio, USA, ES-0
5, Jan. 2001)。軟磁性層を記録媒体下地に裏打ちし、
単磁極ヘッドで書き込む垂直磁気記録方式においては、
軟磁性下地層の磁壁移動を誘発する磁区の不安定性は媒
体ノイズの重大な要因となることが指摘されており、媒
体ノイズ低減と高周波記録の両方を満たすために、軟磁
性下地層には磁区の強いピン留めと高速磁化反転が要求
される。Jungらは、軟磁性下地層として、飽和磁化
の高いFeTaN強磁性金属膜とIrMn反強磁性金属
膜を交互に積層した交換結合積層膜を開発した。強磁性
金属/反強磁性交換結合によって、強磁性層には強い交
換結合バイアス磁界が加わり、これにより磁区は強くピ
ン留めされる。
On the other hand, recently, an interesting research result has been reported which provides a clue for an ultra-high frequency magnetic thin film material. Jung et al. Of the University of Alabama, US
An FeTaN / IrMn exchange-coupling laminated film was prepared and its properties were reported (HS Jung, WD Doyle; The 8th.
MMM-Intermag Conference in San Antonio, USA, ES-0
5, Jan. 2001). Backing the soft magnetic layer to the base of the recording medium,
In the perpendicular magnetic recording method for writing with a single pole head,
It has been pointed out that the instability of the magnetic domain that induces the domain wall motion of the soft magnetic underlayer is a significant factor of medium noise, and in order to satisfy both the medium noise reduction and high frequency recording, the soft magnetic underlayer has a magnetic domain. Strong pinning and fast magnetization reversal are required. As a soft magnetic underlayer, Jung et al. Developed an exchange-coupling laminated film in which a FeTaN ferromagnetic metal film having a high saturation magnetization and an IrMn antiferromagnetic metal film are alternately laminated. The ferromagnetic metal / antiferromagnetic exchange coupling imposes a strong exchange coupling bias magnetic field on the ferromagnetic layer, which causes the magnetic domains to be strongly pinned.

【0020】図44は、FeTaN/IrMn交換結合
積層膜の磁化曲線の一例であり、磁化容易軸方向に観測
した(磁壁移動モード)磁化曲線は交換結合バイアスの
ため横方向にシフトし、外部磁界零の場合の磁化はほと
んど飽和磁化Msに等しく、磁区が強くピン留めされてい
る様子が分かる。磁化困難軸方向に観測した(磁化回転
モード)磁化曲線は、ヒステリシスも小さく、また、見
かけ上の実効異方性磁界Hk(eff.)は120Oe程度とFe
TaN膜単独の場合のHkに比し約8倍にエンハンスされ
る。FeTaN膜は1.8Tを越える高い飽和磁化Msを有
し、IrMn膜との交換結合によってエンハンスされた
大きな実効異方性Hk(eff.)と相まって、磁化回転の強磁
性共鳴周波数frは4.2GHzにも達する。図45
は、[FeTaN(20nm)/IrMn(10nm)]交換
結合積層膜の複素透磁率の周波数特性を示すもので、2
GHzの周波数でも共鳴の兆候は現れていない。
FIG. 44 shows an example of the magnetization curve of the FeTaN / IrMn exchange-coupling laminated film. The magnetization curve observed in the easy axis direction (domain wall motion mode) is laterally shifted due to the exchange-coupling bias, and the external magnetic field is generated. The magnetization at zero is almost equal to the saturation magnetization Ms, and it can be seen that the magnetic domains are strongly pinned. The magnetization curve (magnetization rotation mode) observed in the hard axis direction has a small hysteresis, and the apparent effective anisotropic magnetic field Hk (eff.) Is about 120 Oe and Fe.
The TaN film is enhanced by about 8 times as much as Hk in the case of using it alone. The FeTaN film has a high saturation magnetization Ms of more than 1.8 T, and coupled with the large effective anisotropy Hk (eff.) Enhanced by exchange coupling with the IrMn film, the ferromagnetic resonance frequency fr of the magnetization rotation is 4. It reaches 2 GHz. Figure 45
Shows the frequency characteristic of the complex magnetic permeability of the [FeTaN (20 nm) / IrMn (10 nm)] exchange-coupling laminated film.
No sign of resonance appears even at the frequency of GHz.

【0021】高い飽和磁化を有する強磁性層と反強磁性
層を交互に積層する積層膜は、高飽和磁化と大異方性磁
界の両方を得ることが極めて容易であり、今後、超高周
波用の磁性薄膜材料として大きく期待されるところであ
る。しかしながら、これらの研究開発は、まだ緒につい
たばかりであり、さらに高い限界周波数を有する磁性膜
材料については、今だ、報告例はない。
A laminated film in which a ferromagnetic layer having a high saturation magnetization and an antiferromagnetic layer are alternately laminated is extremely easy to obtain both a high saturation magnetization and a large anisotropy magnetic field, and will be used for super high frequencies in the future. The magnetic thin film material is expected to be highly expected. However, these researches and developments are still in their infancy, and there are still no reported examples of magnetic film materials having higher limit frequencies.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、携
帯電話やPHS、Bluetooth、無線LAN、I
TSなどの情報通信機器における高周波回路用インダク
タ、トランス、磁性体/誘電体ハイブリッド伝送線路デ
バイスの実用化が強く期待されているものの、現状の多
くの磁性薄膜材料では強磁性共鳴による限界周波数が5
GHz以下にとどまっており、前述した各種高周波デバ
イスの実現を大きく阻害している。さらに、高保磁力記
録媒体にマイクロ波帯の周波数で記録できるハードディ
スクドライブ用薄膜磁気ヘッドの実現が強く要望されて
いる。
As described above, the mobile phone, PHS, Bluetooth, wireless LAN, I
Although there are strong expectations for the practical application of high-frequency circuit inductors, transformers, and magnetic / dielectric hybrid transmission line devices in information communication equipment such as TS, the limit frequency due to ferromagnetic resonance is 5 in many current magnetic thin film materials.
The frequency remains below GHz, which greatly hinders the realization of the above-mentioned various high frequency devices. Further, there is a strong demand for realization of a thin film magnetic head for a hard disk drive capable of recording at a microwave band frequency on a high coercive force recording medium.

【0023】本発明は、強磁性共鳴周波数と飽和磁化が
ともに高い、新しい磁性薄膜材料と、これらを用いた高
周波デバイスに関するものである。本発明の目的は、情
報通信機器用高周波インダクタや高周波トランス、磁性
体/誘電体ハイブリッド伝送線路及びそれを用いた高周
波デバイス、さらには高周波記録用薄膜磁気ヘッドを提
供することにある。
The present invention relates to a new magnetic thin film material having both a high ferromagnetic resonance frequency and a high saturation magnetization, and a high frequency device using these materials. It is an object of the present invention to provide a high frequency inductor for information communication equipment, a high frequency transformer, a magnetic / dielectric hybrid transmission line and a high frequency device using the same, and a thin film magnetic head for high frequency recording.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の高周波デバイスは、強磁性金属薄膜と反
強磁性酸化物薄膜から成る積層膜を有することを特徴と
し、 前記強磁性金属薄膜は、Fe,Co,Niのうち
少なくとも1種を含む材料あるいはこれらからなる合金
を含む材料、あるいはこれらとその他の元素を含む多元
系合金材料から形成して、前記反強磁性酸化物薄膜は、
α−Fe,CoO,NiOのうちのいずれかを含
み、あるいは これらのうちの2つ以上を組み合わせた
ものを含み、前記積層膜は、強磁性金属磁性薄膜層と反
強磁性酸化物薄膜層を交互に多層に重ね積層することを
特徴とする。
In order to solve the above problems, a high frequency device of the present invention is characterized by having a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film, The metal thin film is formed from a material containing at least one of Fe, Co and Ni, a material containing an alloy thereof, or a multi-component alloy material containing these elements and other elements, and the antiferromagnetic oxide thin film is formed. Is
The laminated film includes any one of α-Fe 2 O 3 , CoO, and NiO, or a combination of two or more of these, and the laminated film includes a ferromagnetic metal magnetic thin film layer and an antiferromagnetic oxide. It is characterized in that thin film layers are alternately laminated in multiple layers.

【0025】請求項5に記載のように、強磁性金属薄膜
と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜と導体コイルを有
する高周波プレーナインダクタである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a high frequency planar inductor having a conductor film and a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film.

【0026】請求項6に記載のように、積層膜磁心とス
パイラルコイルを用いて構成される高周波プレーナイン
ダクタである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a high frequency planar inductor including a laminated film magnetic core and a spiral coil.

【0027】また、請求項7に記載のように、積層膜磁
心とつづら折れコイルを用いて構成される高周波プレー
ナインダクタである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a high frequency planar inductor including a laminated film magnetic core and a zigzag coil.

【0028】また、請求項8に記載のように、積層膜磁
心と該磁心を取り囲んで巻回されるソレノイドコイルを
用いて構成される高周波プレーナインダクタである。
A high-frequency planar inductor constructed by using a laminated film magnetic core and a solenoid coil wound around the magnetic core as described in claim 8.

【0029】請求項9に記載のように、強磁性金属薄膜
と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜と導体コイルを有
することを特徴とする高周波プレーナトランスである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a high frequency planar transformer having a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film and a conductor coil.

【0030】請求項10に記載のように、積層膜を磁心
とし、該磁心と複数のスパイラルコイルとを用いて構成
される高周波プレーナトランスである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a high frequency planar transformer including a laminated film as a magnetic core and the magnetic core and a plurality of spiral coils.

【0031】また、請求項11に記載のように、強磁性
金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜を磁心と
し、該磁心と複数のつづら折れコイルを用いて構成され
る高周波プレーナトランスである。
Further, as described in claim 11, a high-frequency planar transformer configured by using a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film as a magnetic core and using the magnetic core and a plurality of zigzag coils. Is.

【0032】また、請求項12に記載のように、前記積
層膜を磁心とし、該磁心を取り囲んで巻回される複数の
ソレノイドコイルを用いて構成されるプレーナトランス
である。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a planar transformer including the laminated film as a magnetic core and a plurality of solenoid coils wound around the magnetic core.

【0033】さらに、請求項13に記載のように、強磁
性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜と導体
ラインを有することを特徴とする伝送線路である。
Further, according to a thirteenth aspect of the present invention, the transmission line is characterized by having a laminated film made of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film and a conductor line.

【0034】請求項14に記載のように、前記積層膜
と、該積層膜の上部に位置するストリップライン、該積
層膜の下部に接地電極を配置してマイクロストリップラ
イン型伝送線路が構成される。
According to a fourteenth aspect, a microstrip line type transmission line is constructed by arranging the laminated film, a stripline located above the laminated film, and a ground electrode below the laminated film. .

【0035】また、請求項15に記載のように、前記積
層膜と、該積層膜の上部と下部に一対の平行導体ライン
を配置してパラレルライン型伝送線路が構成される。
According to a fifteenth aspect, a parallel line type transmission line is constructed by arranging the laminated film and a pair of parallel conductor lines above and below the laminated film.

【0036】また、請求項16に記載のように、一対の
前記積層膜と、導体ラインが上下の一対の該積層膜でサ
ンドイッチされ、かつ、上部の該積層膜の上面と、下部
の該積層膜の下面に接地電極を配置して内部導体ライン
型伝送線路が構成される。
According to a sixteenth aspect of the present invention, a pair of the laminated film and a conductor line are sandwiched by a pair of upper and lower laminated films, and an upper surface of the upper laminated film and a lower laminated film. An inner conductor line type transmission line is formed by disposing a ground electrode on the lower surface of the film.

【0037】また、請求項17に記載のように、前記積
層膜と、該積層膜の上部に位置するストリップライン
と、該ストリップラインの同一面上の周囲に位置する接
地電極で高周波コプレーナ型伝送線路が構成される。
According to a seventeenth aspect of the present invention, the high-frequency coplanar transmission is achieved by the laminated film, the strip line located above the laminated film, and the ground electrode located around the same plane of the strip line. The track is constructed.

【0038】また、請求項18に記載のように、該積層
膜の下部に位置する接地電極を設けたことを特徴とする
請求項17に記載の高周波コプレーナ型伝送線路が構成
される。
A high frequency coplanar transmission line according to a seventeenth aspect of the present invention is configured so that a ground electrode located below the laminated film is provided.

【0039】また、請求項19に記載のように、請求項
13乃至請求項18に記載の伝送線路の終端を短絡また
は開放したスタブを利用して高周波共振器ならびに高周
波フィルタが構成される。
Further, as described in claim 19, a high frequency resonator and a high frequency filter are constructed by using the stub in which the terminal of the transmission line according to claim 13 is shorted or opened.

【0040】また、請求項20に記載のように、請求項
13乃至請求項18に記載の伝送線路を利用して1/4
波長変成器が構成される。
Further, as described in claim 20, 1/4 is obtained by using the transmission line according to claim 13 to claim 18.
A wavelength transformer is constructed.

【0041】また、請求項21に記載のように、積層膜
の強磁性共鳴を用いた高周波伝送線路フィルタが構成さ
れる。
A high frequency transmission line filter using the ferromagnetic resonance of the laminated film is formed.

【0042】また、請求項22に記載のように、伝送線
路がマイクロストリップライン型伝送線路またはパラレ
ルライン型伝送線路または内部導体ライン型伝送線路ま
たはコプレーナ型伝送線路であって、前記積層膜と対の
導体ラインを具備し、該対の導体ラインは幾何学的に平
衡する位置にかつ導体ライン同士が電磁結合する位置に
配置することを特徴とする結合型伝送線路である。
The transmission line may be a microstrip line type transmission line, a parallel line type transmission line, an internal conductor line type transmission line or a coplanar type transmission line, and the transmission line may be paired with the laminated film. And the conductor lines of the pair are arranged at positions where they are geometrically balanced and where the conductor lines are electromagnetically coupled to each other.

【0043】また、請求項22に記載の結合型伝送線路
を利用した分布定数型コモンモードフィルタが構成され
る。
A distributed constant type common mode filter using the coupled transmission line according to the twenty-second aspect is constructed.

【0044】さらに、請求項24に記載のように、強磁
性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜を有し
て、該積層膜を記録ヨークとして用いて記録用薄膜磁気
ヘッドが構成される。
Further, according to a twenty-fourth aspect of the present invention, a thin film magnetic head for recording has a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film, and the laminated film is used as a recording yoke. To be done.

【0045】本発明の高周波デバイスによれば、飽和磁
化Msの大きな強磁性金属膜と反強磁性酸化物薄膜の積層
膜が用いられるので、強磁性/反強磁性交換結合によ
り、強磁性金属膜の磁区に強いピン留め効果が作用し、
そのために磁化困難軸方向の実効異方性磁界Hk(eff.)が
大幅に増大し、高い飽和磁化Msと相まって、強磁性金属
膜の強磁性共鳴周波数frは(3)式に従って大幅に高周
波側にシフトする。これにより、磁性体の限界周波数を
大幅に高くすることができ、デバイスの高周波化に極め
て有効な手段を与える。加えて、記録用薄膜磁気ヘッド
にあっては、高い飽和磁化Msを有する強磁性金属薄膜に
よって、高保磁力媒体への記録特性も改善される。
According to the high frequency device of the present invention, since the laminated film of the ferromagnetic metal film having a large saturation magnetization Ms and the antiferromagnetic oxide thin film is used, the ferromagnetic metal film is formed by the ferromagnetic / antiferromagnetic exchange coupling. A strong pinning effect acts on the magnetic domain of
Therefore, the effective anisotropic magnetic field Hk (eff.) In the hard axis direction is significantly increased, and coupled with the high saturation magnetization Ms, the ferromagnetic resonance frequency fr of the ferromagnetic metal film is significantly increased according to the formula (3) on the high frequency side. Shift to. As a result, the limit frequency of the magnetic material can be significantly increased, which provides an extremely effective means for increasing the frequency of the device. In addition, in the thin film magnetic head for recording, the recording characteristics on the high coercive force medium are improved by the ferromagnetic metal thin film having high saturation magnetization Ms.

【0046】また、本発明の高周波デバイスによれば、
強磁性金属膜と絶縁性酸化物との積層膜が用いられるの
で、積層膜中の膜面内交流磁界によって発生する高周波
うず電流が大幅に抑制されるので、デバイスの高周波損
失の低減に極めて有効な手段を与える。
According to the high frequency device of the present invention,
Since a laminated film of a ferromagnetic metal film and an insulating oxide is used, the high frequency eddy current generated by the in-plane AC magnetic field in the laminated film is significantly suppressed, which is extremely effective in reducing the high frequency loss of the device. Give a means.

【0047】また、本発明の高周波デバイスによれば、
強磁性金属膜と反強磁性酸化物薄膜の積層膜が用いられ
るので、反強磁性酸化物薄膜の誘電体としての作用を利
用して、磁性体/誘電体ハイブリッド伝送線路を構成す
ることができ、強磁性/反強磁性交換結合によって強磁
性共鳴周波数は大幅に高周波化されるので、伝送線路の
高周波化に極めて有効な手段を与える。
According to the high frequency device of the present invention,
Since a laminated film of a ferromagnetic metal film and an antiferromagnetic oxide thin film is used, a magnetic substance / dielectric hybrid transmission line can be constructed by utilizing the action of the antiferromagnetic oxide thin film as a dielectric. Since the ferromagnetic resonance frequency is significantly increased by the ferromagnetic / antiferromagnetic exchange coupling, it provides an extremely effective means for increasing the frequency of the transmission line.

【0048】以上述べた本発明によれば、GHz帯を動
作周波数とする高周波インダクタ、高周波トランス、磁
性体/誘電体ハイブリッド伝送線路および該伝送線路を
用いた高周波デバイス、高周波記録用薄膜磁気ヘッドを
実現できる。これらの高周波デバイスは、携帯電話やP
HS、Bluetooth無線LAN、ITSなどの情
報通信機器、ならびに超高密度ハードディスクドライブ
装置などの多くのシステムに利用できる。
According to the present invention described above, there are provided a high frequency inductor having a GHz band as an operating frequency, a high frequency transformer, a magnetic / dielectric hybrid transmission line, a high frequency device using the transmission line, and a high frequency recording thin film magnetic head. realizable. These high frequency devices are used in mobile phones and P
It can be used for many systems such as information communication equipment such as HS, Bluetooth wireless LAN, ITS, and ultra high density hard disk drive.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0050】図1は、本発明の第一実施例である高周波
インダクタの基本構造を示すものである。スパイラルコ
イル1が上下の積層膜磁心2,3でサンドイッチされる
構造を有し、スパイラルコイル型プレーナインダクタと
呼ぶ。図1に示した高周波インダクタは、適当な基板4
を用いて、薄膜堆積プロセスやフォトリソグラフィ、な
らびにエッチング加工などを経て作製されるものであ
る。本発明による高周波インダクタでは、強磁性金属磁
性膜5と反強磁性酸化物薄膜6による交換結合積層膜磁
心7を用いることで、強磁性共鳴周波数を高くでき、イ
ンダクタの限界周波数を大幅に高周波化することができ
る。図1に示す上下の磁心2、3は強磁性金属膜5と反
強磁性酸化物薄膜6の積層膜7で構成され,交換結合に
よる強磁性金属薄膜の一方向磁気異方性における磁化容
易軸Yを図に示すように誘導する。また、図1中の積層
膜磁心の一部断面拡大図(c)に示されるように、磁心
の最下層と最上層8が反強磁性酸化物薄膜となるように
構成されている。磁心の最下層と最上層8の反強磁性酸
化物薄膜を内側の反強磁性酸化物薄膜層よりも膜厚を厚
くして構成することにより、コイル導体1と金属磁性膜
の間の絶縁体としても利用でき、この部分の寄生容量も
小さくすることができる。
FIG. 1 shows a basic structure of a high frequency inductor which is a first embodiment of the present invention. It has a structure in which the spiral coil 1 is sandwiched between upper and lower laminated film magnetic cores 2 and 3, and is called a spiral coil type planar inductor. The high frequency inductor shown in FIG.
Is manufactured through a thin film deposition process, photolithography, and etching. In the high frequency inductor according to the present invention, by using the exchange-coupling laminated film magnetic core 7 formed of the ferromagnetic metal magnetic film 5 and the antiferromagnetic oxide thin film 6, the ferromagnetic resonance frequency can be increased and the limit frequency of the inductor can be significantly increased. can do. The upper and lower magnetic cores 2 and 3 shown in FIG. 1 are composed of a laminated film 7 of a ferromagnetic metal film 5 and an antiferromagnetic oxide thin film 6, and an easy axis of magnetization in unidirectional magnetic anisotropy of the ferromagnetic metal thin film by exchange coupling. Y is induced as shown. Further, as shown in a partially enlarged cross-sectional view (c) of the laminated film magnetic core in FIG. 1, the lowermost layer and the uppermost layer 8 of the magnetic core are configured to be antiferromagnetic oxide thin films. By forming the antiferromagnetic oxide thin films of the lowermost layer and the uppermost layer 8 of the magnetic core so as to be thicker than the inner antiferromagnetic oxide thin film layer, an insulator between the coil conductor 1 and the metal magnetic film is formed. Also, the parasitic capacitance of this portion can be reduced.

【0051】図2は、図1で示したスパイラルコイル型
プレーナインダクタのコイル電流と磁束の流れ9を模式
的に示したものである。
FIG. 2 schematically shows the coil current and magnetic flux flow 9 of the spiral coil type planar inductor shown in FIG.

【0052】図3は、本発明の第二の実施例である高周
波インダクタの基本構造を示すものである。コイルがつ
づら折れ状のパターン11を有する以外は、図1に示し
た高周波インダクタと共通の積層構造を有し、つづれ折
れコイル型プレーナインダクタと呼ぶ。
FIG. 3 shows a basic structure of a high frequency inductor which is a second embodiment of the present invention. The coil has the same laminated structure as that of the high-frequency inductor shown in FIG. 1 except that the coil has a zigzag pattern 11, and is referred to as a zigzag coil type planar inductor.

【0053】図4は、つづれ折れコイル型プレーナイン
ダクタのコイル電流と磁束の流れ19を模式的に示した
ものである。
FIG. 4 schematically shows a coil current and a magnetic flux flow 19 of a split coil type planar inductor.

【0054】図5は、本発明の第三の実施例である高周
波インダクタの基本構造を示すものである。強磁性金属
膜と反強磁性酸化物薄膜の積層膜で構成された磁心22
の周囲を巻き回すように、ソレノイドコイル21が形成
され、ソレノイドコイル型プレーナインダクタと呼ぶ。
図1と図2の高周波インダクタと同様に、積層膜磁心2
2の最下層と最上層を膜厚の厚い反強磁性酸化物薄膜と
し、コイル導体との絶縁性を保つと同時に、この部分の
寄生容量を小さくする。
FIG. 5 shows a basic structure of a high frequency inductor which is a third embodiment of the present invention. Magnetic core 22 composed of a laminated film of a ferromagnetic metal film and an antiferromagnetic oxide thin film
The solenoid coil 21 is formed so as to be wound around, and is called a solenoid coil type planar inductor.
Similar to the high frequency inductors of FIGS. 1 and 2, the laminated film core 2
The lowermost layer and the uppermost layer of No. 2 are made of thick antiferromagnetic oxide thin films to maintain the insulation with the coil conductor and reduce the parasitic capacitance of this portion.

【0055】図6は、ソレノイドコイル型プレーナイン
ダクタのコイル電流と磁束の流れ23を模式的に示した
ものである。
FIG. 6 schematically shows the coil current and magnetic flux flow 23 of the solenoid coil type planar inductor.

【0056】図7は、本発明の第四の実施例である高周
波トランスの基本構造を示すもので、2組のスパイラル
コイル26、27が上下の積層膜磁心25、28でサン
ドイッチされる構造を有し、スパイラルコイル型プレー
ナトランスと呼ぶ。2組のスパイラルコイルは、図7
(a)のように積層して構成しても良いし、図7(b)
のように、2組のスパイラルコイル29,30を同一平
面上に置いて構成しても良い。
FIG. 7 shows the basic structure of a high frequency transformer according to a fourth embodiment of the present invention, in which two sets of spiral coils 26, 27 are sandwiched between upper and lower laminated film magnetic cores 25, 28. It is called a spiral coil type planar transformer. The two sets of spiral coils are shown in FIG.
It may be formed by stacking as shown in FIG.
As described above, two sets of spiral coils 29 and 30 may be placed on the same plane.

【0057】図8は、本発明の第五の実施例である高周
波トランスの基本構造を示すもので、2組のつづら折れ
コイル36,37が上下の積層膜磁心35,38でサン
ドイッチされる構造を有し、つづら折れコイル型プレー
ナトランスと呼ぶ。2組のつづら折れコイルは、図8
(a)のように積層して構成しても良いし、図8(b)のよ
うに、2組のつづら折れコイル39,40を同一平面上
に置いて構成しても良い。
FIG. 8 shows the basic structure of a high frequency transformer according to a fifth embodiment of the present invention, in which two sets of meandering coils 36 and 37 are sandwiched by upper and lower laminated film magnetic cores 35 and 38. And has a zigzag coil type planar transformer. Two sets of winding coils are shown in FIG.
It may be configured by stacking as in (a) or may be configured by placing two sets of zigzag coils 39, 40 on the same plane as in FIG. 8 (b).

【0058】図9は、本発明の第六の実施例である高周
波トランスの基本構造を示すもので、積層膜磁心47の
周囲を巻き回すように、2組のソレノイドコイル45,
46が形成され、ソレノイドコイル型プレーナトランス
と呼ぶ。
FIG. 9 shows the basic structure of a high frequency transformer according to a sixth embodiment of the present invention. Two sets of solenoid coils 45, are arranged so as to wind around the laminated film magnetic core 47.
46 is formed and is called a solenoid coil type planar transformer.

【0059】図1から図9に示した高周波インダクタな
らびに高周波トランスにおけるコイル寄生容量は、図1
0に示すように、隣接コイル導体51,52間の静電容
量Cijと、コイル導体51,52と強磁性金属膜54間
の静電容量Ciが含まれ、コイル導体51,52の単位長
さ当たりの静電容量は、それぞれ次式のように表され
る。 Cij = εtc/s (F/m) …(8) Ci = εw/td (F/m) …(9) εは絶縁膜の誘電率、tcとwはコイル導体の厚さと幅、s
は隣接コイル導体間のスペーシング、tdはコイル導体の
直上部と直下部の絶縁膜の膜厚である。
The coil parasitic capacitance in the high frequency inductor and the high frequency transformer shown in FIGS. 1 to 9 is as shown in FIG.
As shown in 0, the electrostatic capacitance Cij between the adjacent coil conductors 51 and 52 and the electrostatic capacitance Ci between the coil conductors 51 and 52 and the ferromagnetic metal film 54 are included, and the unit length of the coil conductors 51 and 52 is included. The electrostatic capacitance per hit is expressed by the following equations. Cij = εtc / s (F / m) (8) Ci = εw / td (F / m) (9) ε is the dielectric constant of the insulating film, tc and w are the thickness and width of the coil conductor, and s
Is the spacing between adjacent coil conductors, and td is the film thickness of the insulating film immediately above and below the coil conductor.

【0060】プレーナインダクタやプレーナトランスに
おいては、一般に、tc≪s、w≫tdである場合が多い。従
って、Ci≫Cijの関係から、コイル寄生容量はコイル導
体と強磁性金属膜間の静電容量Ciが支配的になる。本発
明では、コイル導体と接する面の反強磁性酸化物薄膜の
膜厚tdを厚くして、この部分の寄生容量Ciを小さくし、
自己共振の影響を小さくする。具体的には、コイル導体
と最近接する反強磁性酸化物薄膜の膜厚tdは、信号周波
数との兼ね合いで決定する必要がある。デバイスのイン
ダクタンスと寄生容量Ciで決まる自己共振周波数は、積
層膜磁心の限界周波数(強磁性共鳴周波数fr)に対して
少なくとも2倍以上高い周波数になるようにコイル導体
幅wとの兼ね合いで反強磁性酸化物薄膜の膜厚tdを決定
することが望ましい。
In a planar inductor or a planar transformer, in general, tc << s and w >> td are common in many cases. Therefore, from the relationship of Ci >> Cij, the coil parasitic capacitance is dominated by the electrostatic capacitance Ci between the coil conductor and the ferromagnetic metal film. In the present invention, the thickness td of the antiferromagnetic oxide thin film on the surface in contact with the coil conductor is increased to reduce the parasitic capacitance Ci at this portion,
Reduce the effect of self-resonance. Specifically, the film thickness td of the antiferromagnetic oxide thin film closest to the coil conductor needs to be determined in consideration of the signal frequency. The self-resonant frequency, which is determined by the device inductance and parasitic capacitance Ci, is anti-strength in consideration of the coil conductor width w so that it is at least twice as high as the limit frequency (ferromagnetic resonance frequency fr) of the laminated film magnetic core. It is desirable to determine the film thickness td of the magnetic oxide thin film.

【0061】なお、強磁性金属磁性膜と反強磁性酸化物
薄膜による交換結合積層膜磁心を用いた高周波インダク
タや高周波トランスは、本文で説明したデバイス構成に
限定されるものではなく、種々の構造を有する場合に対
しても同様にデバイスの限界周波数の高周波化に極めて
有効であるのは言うまでもない。
The high-frequency inductor and the high-frequency transformer using the exchange-coupling laminated film magnetic core made of the ferromagnetic metal magnetic film and the antiferromagnetic oxide thin film are not limited to the device configurations described in the present text, and various structures are applicable. Needless to say, it is also extremely effective for increasing the limit frequency of the device even in the case of having.

【0062】以下に、交換結合積層膜磁心を用いて作製
した高周波インダクタの実施例について、図11を参照
して説明する。厚さ10nmのNiFe合金膜65と厚さ
60nmのNiO膜66から成る積層膜67を多元スパッ
タ装置を用いて作製し、これを用いてスパイラルコイル
型プレーナインダクタを作製した。なお、インダクタの
上下積層膜磁心62,63は、10層のNiFe合金膜
65と9層のNiO中間膜66で構成される。スパイラ
ルコイル61は、厚さ3μm、幅20μm、スペーシング
20μm、コイルターン数=4の銅導体パターンで構成
され、フォトリソグラフィとイオンミーリングで加工し
て作製した。下部積層膜磁心63とコイル導体61との
絶縁膜として、1μm厚のNiO酸化膜68を用いた。
また、コイル導体の段差を平坦にする目的でNiO酸化
膜をバイアススパッタ法で成膜し、コイル導体上部のN
iO絶縁膜の厚さを1μmとした。試作したプレーナイ
ンダクタは500μm角の外形サイズを有する。
An example of a high frequency inductor manufactured by using the exchange coupling laminated film magnetic core will be described below with reference to FIG. A multilayer film 67 made of a NiFe alloy film 65 having a thickness of 10 nm and a NiO film 66 having a thickness of 60 nm was produced by using a multi-source sputtering apparatus, and a spiral coil type planar inductor was produced by using the laminated film 67. The upper and lower laminated film magnetic cores 62 and 63 of the inductor are composed of 10 layers of NiFe alloy film 65 and 9 layers of NiO intermediate film 66. The spiral coil 61 is composed of a copper conductor pattern having a thickness of 3 μm, a width of 20 μm, a spacing of 20 μm and a coil turn number = 4, and is manufactured by photolithography and ion milling. As the insulating film between the lower laminated film magnetic core 63 and the coil conductor 61, a 1 μm thick NiO oxide film 68 was used.
Further, a NiO oxide film is formed by a bias sputtering method for the purpose of flattening the steps of the coil conductor, and the N
The thickness of the iO insulating film was 1 μm. The prototyped planar inductor has an outer size of 500 μm square.

【0063】図12は、作製したNiFe/NiO交換
結合積層膜と、NiFe膜のトータル厚さの等しい10
0nm厚のNiFe単層膜の磁化困難軸方向Yの静磁化曲
線の測定結果を示すものである。この図では、交換結合
の効果を見るために、積層膜中の反強磁性膜の厚さをカ
ウントせず、NiFe膜の総厚さで磁化を換算してあ
る。図から分かるように、単層膜の場合の飽和磁界が約
640A/m(8Oe)程度であるのに対し、積層膜のそれ
は約18000A/m(225Oe)であり、NiO膜との
交換結合によって見かけの異方性磁界が大きく増大され
ていることが分かる。
FIG. 12 shows that the manufactured NiFe / NiO exchange coupling laminated film has the same total thickness as the NiFe film.
7 shows the measurement result of a static magnetization curve in the hard axis direction Y of a 0 nm thick NiFe single layer film. In this figure, in order to see the effect of exchange coupling, the thickness of the antiferromagnetic film in the laminated film is not counted, but the magnetization is converted by the total thickness of the NiFe film. As can be seen from the figure, the saturation magnetic field of the single layer film is about 640 A / m (8 Oe), whereas that of the laminated film is about 18000 A / m (225 Oe), which is due to exchange coupling with the NiO film. It can be seen that the apparent anisotropic magnetic field is greatly increased.

【0064】図13は、作製したNiFe/NiO交換
結合積層膜と100nm厚のNiFe単層膜について、磁
化困難軸方向の透磁率の周波数特性を示すものである。
単層膜の磁気共鳴周波数が約800MHzであるのに対
し、積層膜の場合は透磁率が低下するものの共鳴周波数
は約4.2GHzとなった。
FIG. 13 shows the frequency characteristics of the magnetic permeability in the direction of the hard axis of the manufactured NiFe / NiO exchange-coupling laminated film and the NiFe single-layer film having a thickness of 100 nm.
The magnetic resonance frequency of the single-layer film was about 800 MHz, whereas in the case of the laminated film, the magnetic resonance frequency was about 4.2 GHz although the magnetic permeability decreased.

【0065】図14は、作製したプレーナインダクタの
インダクタンスの周波数特性を示すものである。コイル
を磁性体でサンドイッチする構造にあっては、上下磁性
体間の磁気的空隙効果のために、空心に対するインダク
タンス増大効果は磁性体の透磁率には大きく依存しな
い。実際に、透磁率の高いNiFe単層膜を利用した場
合と透磁率の低い積層膜を利用した場合とで低周波イン
ダクタンスの値は2倍も違わない。しかしながら、単層
膜を用いた場合のインダクタンスのカットオフ周波数が
1GHz近傍であるのに対し、積層膜を用いた場合のそれ
は4GHz程度にも達し、プレーナインダクタの広帯域化
に対して交換結合積層膜の採用が極めて有効であること
が分かる。
FIG. 14 shows the frequency characteristic of the inductance of the manufactured planar inductor. In the structure in which the coil is sandwiched with the magnetic material, the effect of increasing the inductance with respect to the air core does not largely depend on the magnetic permeability of the magnetic material due to the magnetic air gap effect between the upper and lower magnetic materials. Actually, the value of the low-frequency inductance is no more than double when the NiFe single layer film having high magnetic permeability is used and when the laminated film having low magnetic permeability is used. However, the cutoff frequency of the inductance when using a single-layer film is around 1 GHz, whereas that when using a laminated film reaches up to about 4 GHz, and the exchange-coupling laminated film has a wider band for planar inductors. It turns out that the adoption of is extremely effective.

【0066】図15は、本発明の第七の実施例である高
周波伝送線路の構造を示す。強磁性金属膜と反強磁性酸
化物薄膜を交互に積層した交換結合積層膜72と、該積
層膜の上部に位置するストリップライン71、該積層膜
の下部に位置する接地電極73でマイクロストリップラ
イン型伝送線路が構成される。図15で示したマイクロ
ストリップライン型伝送線路は、適当な基板を用いて、
薄膜堆積プロセスやフォトリソグラフィ、ならびにエッ
チング加工などを経て作製される。
FIG. 15 shows the structure of the high frequency transmission line according to the seventh embodiment of the present invention. An exchange-coupling laminated film 72 in which a ferromagnetic metal film and an antiferromagnetic oxide thin film are alternately laminated, a strip line 71 located above the laminated film, and a ground electrode 73 located below the laminated film. Type transmission line is constructed. The microstrip line type transmission line shown in FIG. 15 uses an appropriate substrate,
It is manufactured through a thin film deposition process, photolithography, and etching.

【0067】強磁性金属と誘電体を交互に積層した積層
体を用いて伝送線路を構成することで、誘電体による分
布容量Coと磁性体によって増大される分布インダクタン
スLoとが相まって波長短縮効果が著しく増大し((5)式
参照)、線路長の短縮によるデバイスの小型化に極めて
有効である。さらに、本発明においては、強磁性酸化物
薄膜を強磁性金属膜との交換結合に利用すると同時に誘
電体としての作用も期待できるので、先に述べた強磁性
共鳴周波数の高周波化によってマイクロストリップライ
ン型伝送線路の適用周波数を大幅に高周波化できる。な
お、交換結合によって誘導される強磁性金属薄膜の一方
向磁気異方性における磁化容易軸Yを図のようにストリ
ップラインの長手方向とすることで、ライン電流と直交
する高周波磁界に対して磁化困難軸励磁による磁化回転
モードを利用することができる。
By constructing a transmission line by using a laminated body in which ferromagnetic metals and dielectrics are alternately laminated, the distributed capacitance Co due to the dielectric and the distributed inductance Lo increased due to the magnetic material are combined to obtain a wavelength shortening effect. It is remarkably increased (see the equation (5)), and it is extremely effective for miniaturization of the device by shortening the line length. Further, in the present invention, the ferromagnetic oxide thin film can be used for exchange coupling with the ferromagnetic metal film, and at the same time, it can be expected to act as a dielectric. Therefore, by increasing the ferromagnetic resonance frequency as described above, the microstrip line can be used. The applied frequency of the type transmission line can be significantly increased. By setting the easy axis Y in the unidirectional magnetic anisotropy of the ferromagnetic metal thin film induced by exchange coupling in the longitudinal direction of the strip line as shown in the figure, the magnetization is performed with respect to the high frequency magnetic field orthogonal to the line current. A magnetization rotation mode by hard axis excitation can be used.

【0068】図16は、本発明によるマイクロストリッ
プライン型伝送線路の内部電磁界の様子を模式的に示し
たものである。ストリップライン81と接地電極84間
に加えられた入力電圧信号87によって発生する高周波
電界88は、強磁性層が高い導電率を有するために反強
磁性誘電体83に集中する。一方、ストリップライン8
1を流れる高周波電流86によって発生する高周波磁束
89は強磁性層82を集中して通る。高周波電磁界の伝
搬特性は、磁性体と誘電体の双方の相互作用によって大
きく影響される。
FIG. 16 schematically shows the state of the internal electromagnetic field of the microstrip line type transmission line according to the present invention. The high frequency electric field 88 generated by the input voltage signal 87 applied between the strip line 81 and the ground electrode 84 is concentrated in the antiferromagnetic dielectric 83 because the ferromagnetic layer has high conductivity. On the other hand, stripline 8
The high-frequency magnetic flux 89 generated by the high-frequency current 86 flowing through 1 concentrates in the ferromagnetic layer 82. The propagation characteristics of the high frequency electromagnetic field are greatly affected by the interaction between both the magnetic substance and the dielectric substance.

【0069】図17は、本発明の第八の実施例である高
周波伝送線路の構造を示す。該積層膜92の上部と下部
に一対の平行な導体ライン91,93を配置してパラレ
ルライン型伝送線路が構成される。該積層膜の下部導体
93が導体ライン状に加工される以外は、図15で示し
たマイクロストリップライン型伝送線路と同一の基本構
造を有する。
FIG. 17 shows the structure of the high frequency transmission line according to the eighth embodiment of the present invention. A parallel line type transmission line is constructed by arranging a pair of parallel conductor lines 91 and 93 above and below the laminated film 92. It has the same basic structure as the microstrip line type transmission line shown in FIG. 15 except that the lower conductor 93 of the laminated film is processed into a conductor line shape.

【0070】図18は、本発明の第九の実施例である高
周波伝送線路の構造を示す。両側に絶縁膜102が配置
された導体ライン101が上下の積層膜103,104
でサンドイッチされ、かつ、上部の該積層膜の上面と、
下部の該積層膜の下面に接地電極105、106を配置
して内部導体ライン型伝送線路が構成される。
FIG. 18 shows the structure of the high frequency transmission line according to the ninth embodiment of the present invention. The conductor line 101 in which the insulating film 102 is arranged on both sides is the upper and lower laminated films 103 and 104.
And a top surface of the laminated film on the top,
The ground electrodes 105 and 106 are arranged on the lower surface of the lower laminated film to form an internal conductor line type transmission line.

【0071】図19は、本発明による内部導体ライン型
伝送線路の内部電磁界の様子を模式的に示したものであ
る。この伝送線路においては、電界および磁界が導体ラ
イン101の上下に積層膜103,104に形成され
る。高周波電界は導体ライン101から上下の接地電極
105,106方向に、上向きと下向きの両方向に発生
し、導体ライン−接地電極間の分布容量Coは上部と下部
の反強磁性誘電体による成分の並列接続で構成され、マ
イクロストリップラインやパラレルラインなどに比べて
Coが大きくなる。加えて、上下の交換結合積層膜10
3,104の構成により、高周波磁束密度も増大し、分
布インダクタンスLoも大きくできる。内部導体ライン型
電送線路の最大の特徴は、大きなLoとCoによって、波長
短縮効果を著しく増大できることである。
FIG. 19 schematically shows the state of the internal electromagnetic field of the internal conductor line type transmission line according to the present invention. In this transmission line, an electric field and a magnetic field are formed in the laminated films 103 and 104 above and below the conductor line 101. A high-frequency electric field is generated from the conductor line 101 in the directions of the upper and lower ground electrodes 105 and 106 in both the upward and downward directions, and the distributed capacitance Co between the conductor line and the ground electrode is parallel to the components of the upper and lower antiferromagnetic dielectrics. It is composed of connections, compared to microstrip lines and parallel lines, etc.
Co increases. In addition, the upper and lower exchange coupled laminated films 10
With the configuration of 3, 104, the high frequency magnetic flux density can be increased and the distributed inductance Lo can be increased. The greatest feature of the inner conductor line type transmission line is that the wavelength shortening effect can be remarkably increased by large Lo and Co.

【0072】図20は、本発明の第十の実施例である高
周波伝送線路の構造を示す。交換結合積層膜113と、
該積層膜113の上部に位置するストリップライン11
1とストリップライン111の同一面上の周囲に接地電
極115,116を配置してコプレーナ型伝送線路が構
成される。
FIG. 20 shows the structure of a high frequency transmission line according to the tenth embodiment of the present invention. An exchange coupling laminated film 113,
Strip line 11 located above the laminated film 113
The ground electrodes 115 and 116 are arranged around the same surface of 1 and the strip line 111 to form a coplanar transmission line.

【0073】図21は、本発明の第十一の実施例である
高周波伝送線路の構造を示す。図20に示す高周波コプ
レーナ型伝送線路の交換結合積層膜123の下部にも接
地電極117を配置してコプレーナ型伝送線路が構成さ
れる。
FIG. 21 shows the structure of a high frequency transmission line according to an eleventh embodiment of the present invention. A ground electrode 117 is also disposed below the exchange-coupling laminated film 123 of the high-frequency coplanar transmission line shown in FIG. 20 to form a coplanar transmission line.

【0074】以下に、交換結合積層膜を用いて構成され
る高周波伝送線路の幾つかの実施例について詳細に説明
する。図22は、本発明の第十二の実施例である高周波
伝送線路を用いた終端開放スタブ(a)、あるいは終端
短絡スタブ(b)を利用した高周波共振器の構成を示す
ものである。図22では、伝送線路を簡略化して図示し
てある。なお、スタブに用いる伝送線路の構造は種々の
中から適宜選択する。
Several examples of the high frequency transmission line constructed by using the exchange coupling laminated film will be described in detail below. FIG. 22 shows the structure of a high-frequency resonator using an open-ended stub (a) or a short-circuited stub (b) using the high-frequency transmission line according to the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 22, the transmission line is illustrated in a simplified manner. The structure of the transmission line used for the stub is appropriately selected from various structures.

【0075】図23は、終端短絡スタブ、ならびに終端
開放スタブの入力インピーダンスZと周波数fの関係を示
すものである。図中のfoは線路長lが線路波長λgの1/
4に等しくなる周波数であり、ここでは共振器の基本周
波数と呼ぶ。終端短絡スタブの入力インピーダンスZ
は、foの奇数倍の周波数で急峻な極大値をとり、foの偶
数倍の周波数で極小値をとる。従って、終端短絡スタブ
は基本周波数foとそれの奇数倍の周波数においてインピ
ーダンスが極大値となる共振器として利用できる。一
方、終端開放スタブの入力インピーダンスZは、foの奇
数倍の周波数で急峻な極小値を示し、foの偶数倍の周波
数で極大値をとる。従って、終端開放スタブは基本周波
数foと奇数倍の周波数においてインピーダンスが極小と
なる共振器として利用できる。本発明による伝送線路ス
タブを用いて共振器を構成する場合は、積層膜の限界周
波数frが共振器の基本周波数foよりも十分に高いことが
必要であり、その場合でも利用可能なオーバートーン周
波数はfrで制限されることに注意しなければならない。
また、一般に、周波数が高くなるほど線路の損失は増大
するので共振器の無負荷Qが低下し、これによっても利
用可能なオーバートーン周波数は制限される。
FIG. 23 shows the relationship between the input impedance Z and the frequency f of the terminating short circuit stub and the terminating open stub. In fo in the figure, the line length l is 1 / of the line wavelength λg.
The frequency is equal to 4 and is referred to herein as the fundamental frequency of the resonator. Input impedance Z of terminating short circuit stub
Takes a steep maximum value at a frequency that is an odd multiple of fo, and has a minimum value at a frequency that is an even multiple of fo. Therefore, the terminating short-circuit stub can be used as a resonator in which the impedance has a maximum value at the fundamental frequency fo and a frequency that is an odd multiple thereof. On the other hand, the input impedance Z of the open stub shows a steep minimum value at a frequency that is an odd multiple of fo, and has a maximum value at a frequency that is an even multiple of fo. Therefore, the open-ended stub can be used as a resonator having a minimum impedance at a frequency that is an odd multiple of the fundamental frequency fo. When the resonator is configured using the transmission line stub according to the present invention, the limiting frequency fr of the laminated film needs to be sufficiently higher than the fundamental frequency fo of the resonator, and even in that case, the available overtone frequency is Note that is limited by fr.
Also, in general, as the frequency increases, the line loss increases, so the unloaded Q of the resonator decreases, which also limits the available overtone frequency.

【0076】図24は、図22に記載の終端短絡スタブ
ならびに終端開放スタブを用いて構成した帯域通過フィ
ルタ(a)ならびに帯域阻止フィルタ(b)の構成例を
示す。これらスタブが無損失の場合、基本周波数foとそ
れの奇数倍の周波数で繰り返すフィルタ特性が得られる
が、積層膜の限界周波数と高周波線路損失によるため
に、foよりも高い周波数では次第にフィルタ特性が劣化
していく。しかしながら、信号帯域が基本周波数foの2
倍を越えない範囲であるならば、foを中心周波数とする
帯域通過フィルタならびに帯域阻止フィルタとしてこれ
らスタブを利用することは十分に可能である。
FIG. 24 shows a configuration example of the band pass filter (a) and the band stop filter (b) constructed by using the terminating short circuit stub and the terminating open stub described in FIG. When these stubs are lossless, a filter characteristic that repeats at the fundamental frequency fo and a frequency that is an odd multiple of that is obtained, but due to the limit frequency of the laminated film and high-frequency line loss, the filter characteristic gradually increases at frequencies higher than fo. It deteriorates. However, the signal band is 2 with the fundamental frequency fo
It is sufficiently possible to use these stubs as a band pass filter and a band stop filter having a center frequency of fo as long as the range does not exceed twice.

【0077】図25は、本発明の第十三の実施例である
高周波伝送線路を用いた1/4波長変成器の構成を示す
ものである。図25では、伝送線路を簡略化して図示し
てある。なお、1/4波長変成器に用いる伝送線路の構
造は種々の中から適宜選択する。1/4波長変成器は、
高周波回路におけるインピーダンス整合回路として多用
されており、信号源インピーダンスZsを有する信号源と
インピーダンスZLを有する負荷との間に挿入して使用さ
れる。伝送線路の特性インピーダンスをZo、伝搬定数を
γとすると、負荷ZLで終端された伝送線路の入力インピ
ーダンスZinは(10)式のように与えられ、
FIG. 25 shows the construction of a quarter wavelength transformer using a high frequency transmission line according to a thirteenth embodiment of the present invention. In FIG. 25, the transmission line is shown in a simplified manner. The structure of the transmission line used for the quarter-wave transformer is appropriately selected from various structures. The quarter-wave transformer is
It is often used as an impedance matching circuit in a high frequency circuit, and is used by inserting it between a signal source having a signal source impedance Zs and a load having an impedance ZL. If the characteristic impedance of the transmission line is Zo and the propagation constant is γ, the input impedance Zin of the transmission line terminated by the load ZL is given by equation (10),

【0078】[0078]

【数8】 [Equation 8]

【0079】特に、線路長lが線路波長λgの1/4に等
しくなる周波数foにおけるZinは(11)式のように表
される。
In particular, Zin at the frequency fo at which the line length l is equal to ¼ of the line wavelength λg is expressed by the equation (11).

【0080】[0080]

【数9】 [Equation 9]

【0081】伝送線路の1/4波長周波数foを信号周波
数fsに一致させ、かつ、1/4波長変成器の入力インピ
ーダンスZinを信号源インピーダンスZsに等しくなるよ
うに特性インピーダンスZoを設計すれば、信号源と負荷
とのインピーダンス整合を図ることができる。また、信
号源インピーダンスZsと負荷インピーダンスZLがともに
複素インピーダンスで、次式のように表される場合、 Zs = Rs + j Xs …(12) ZL = RL + j XL …(13)
If the 1/4 wavelength frequency fo of the transmission line is made to coincide with the signal frequency fs and the characteristic impedance Zo is designed so that the input impedance Zin of the 1/4 wavelength transformer becomes equal to the signal source impedance Zs, Impedance matching between the signal source and the load can be achieved. When both the signal source impedance Zs and the load impedance ZL are complex impedances and are expressed by the following equation, Zs = Rs + j Xs (12) ZL = RL + j XL (13)

【0082】図26に示すように、1/4波長変成器の
入力側と出力側に次式の関係を満たす直列リアクタンス
X1,X2を接続すると、
As shown in FIG. 26, a series reactance satisfying the following equation is established on the input side and the output side of the quarter wavelength transformer.
When X1 and X2 are connected,

【0083】X1 = −Xs …(14) X2 = −XL …(15)X1 = -Xs (14) X2 = -XL (15)

【0084】1/4波長変成器から見た見かけ上の信号
源インピーダンスZs’と負荷インピーダンスZL’は純抵
抗RsとRLと見なせることになる。
The apparent signal source impedance Zs 'and the load impedance ZL' seen from the 1/4 wavelength transformer can be regarded as pure resistances Rs and RL.

【0085】 Zs’= Rs + j ( Xs +X1 ) ≒ Rs …(16) ZL’= RL + j ( XL+X2 ) ≒ RL …(17)[0085]     Zs' = Rs + j (Xs + X1) ≈ Rs (16)     ZL '= RL + j (XL + X2) ≈ RL (17)

【0086】(11)式から、1/4波長変成器の特性イン
ピーダンスZoを(18)式に従って設定すれば、共役整
合を実現できる。
From equation (11), conjugate matching can be realized by setting the characteristic impedance Zo of the quarter wavelength transformer according to equation (18).

【0087】[0087]

【数10】 [Equation 10]

【0088】以上述べたように、本発明による高周波伝
送線路を用いた1/4波長変成器によって、高周波回路
のインピーダンス整合回路への利用が可能であり、限界
周波数の高い積層膜の採用によって、より高い周波数で
の適用が可能になる。また、共役整合のための直列リア
クタンスX1,X2は、固定インダクタや固定コンデンサを
用いて構成しても良いし、伝送線路を用いた終端短絡ス
タブならびに終端開放スタブを用いても良い。伝送線路
を用いた終端短絡スタブは基本周波数foよりも低い周波
数では誘導性リアクタンス(X>0)として利用でき、終
端開放スタブは容量性リアクタンス(X<0)として利用
できる。
As described above, the quarter-wave transformer using the high-frequency transmission line according to the present invention can be used for an impedance matching circuit of a high-frequency circuit, and by adopting a laminated film having a high limit frequency, It enables application at higher frequencies. Further, the series reactances X1 and X2 for conjugate matching may be configured by using fixed inductors or fixed capacitors, or termination short-circuit stubs and termination open stubs using transmission lines may be used. The terminating short circuit stub using the transmission line can be used as an inductive reactance (X> 0) at a frequency lower than the fundamental frequency fo, and the open stub can be used as a capacitive reactance (X <0).

【0089】具体的には、図27に示すように、1/4
波長変成器よりもスタブの線路長を短くすれば、1/4
波長変成器によってインピーダンス整合する信号周波数
fsにおいては、これらスタブをリアクタンス素子として
利用することができる。スタブと1/4波長変成器は同
一の伝送線路作製プロセスで作製可能であるので、薄膜
プロセスによれば、これらのデバイスを集積化したワン
チップデバイスを実現することができる。
More specifically, as shown in FIG. 27, 1/4
If the line length of the stub is shorter than that of the wavelength transformer,
Signal frequency impedance matched by wavelength transformer
In fs, these stubs can be used as reactance elements. Since the stub and the quarter-wave transformer can be manufactured by the same transmission line manufacturing process, the thin film process can realize a one-chip device in which these devices are integrated.

【0090】図28は、本発明の第十四の実施例である
強磁性共鳴現象を用いることを特徴とする高周波伝送線
路型フィルタを示す。そのフィルタは強磁性金属薄膜と
反強磁性酸化物薄膜から成る交換結合積層膜の強磁性共
鳴現象を用いる。図28では、マイクロストリップライ
ン型を示しているが、他の伝送線路構造にも利用でき
る。本発明は、磁性体の強磁性共鳴周波数fr近傍で急増
する磁気損失を利用して、急峻な減衰特性を有する低域
通過フィルタを提供するものである。NiFe/NiO交換
結合積層膜を用いたマイクロストリップライン型伝送線
路の試作例を参考に、強磁性共鳴現象を利用した高周波
フィルタの動作を説明する。なお、NiFe/NiO 交換
結合積層膜は、図11から図14で示したものと同一で
ある。
FIG. 28 shows a high frequency transmission line type filter characterized by using the ferromagnetic resonance phenomenon which is the 14th embodiment of the present invention. The filter uses the ferromagnetic resonance phenomenon of an exchange-coupling laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film. Although the microstrip line type is shown in FIG. 28, it can be used for other transmission line structures. The present invention provides a low-pass filter having a steep attenuation characteristic by utilizing a magnetic loss that rapidly increases near the ferromagnetic resonance frequency fr of a magnetic material. The operation of the high frequency filter utilizing the ferromagnetic resonance phenomenon will be described with reference to a prototype of a microstrip line type transmission line using a NiFe / NiO exchange coupling laminated film. The NiFe / NiO exchange-coupling laminated film is the same as that shown in FIGS. 11 to 14.

【0091】図29は、NiFe/NiO 交換結合積層膜
の複素比透磁率μs*の実部μs’と虚部μs”の周波数
依存性を示したものである。なお、μs*は(19)式
で定義される。 μs* = μs’− j μs” …(19)
FIG. 29 shows the frequency dependence of the real part μs ′ and the imaginary part μs ″ of the complex relative permeability μs * of the NiFe / NiO exchange coupling laminated film. Μs * is (19) It is defined by the formula: μs * = μs'− j μs ”(19)

【0092】図29から明らかなように、強磁性共鳴周
波数frは約4.2GHzであり、この周波数を境にμs’は
正の値から負の値に反転し、磁気損失に相当するμs”
は共鳴点で急増する。
As is apparent from FIG. 29, the ferromagnetic resonance frequency fr is about 4.2 GHz, and μs ′ is inverted from a positive value to a negative value at this frequency, and μs ″ corresponding to magnetic loss.
Suddenly increases at the resonance point.

【0093】図30は、NiFe/NiO 交換結合積層膜
を用いたマイクロストリップライン型伝送線路のSパラ
メータの内、透過係数S21と反射係数S11の測定結果を示
すものである。なお、マイクロストリップライン型伝送
線路は、周波数frより低い低域通過帯域で特性インピー
ダンスが50Ωとなるように設計されており、Sパラメ
ータの測定も50Ω系で測定されている。図30から明
らかなように、透過係数S21は4GHz程度の周波数まで
はほぼ0dBであり、また、反射係数S11も十分に小さ
い。従って、周波数frより低い低域では、入力信号に対
する挿入損失が小さく、かつ、入力端の反射もほぼ無視
できる。また、周波数frを境に挿入損失が急増し、線路
の単位長さ当たりの高域減衰特性は10dB/mm/dec.に達
することが分かる。詳細な分析によれば、周波数frを境
にした急峻な高域減衰特性は強磁性共鳴による磁気損失
の急増が原因であることが明らかになっている。
FIG. 30 shows the measurement results of the transmission coefficient S21 and the reflection coefficient S11 of the S parameters of the microstrip line type transmission line using the NiFe / NiO exchange coupling laminated film. The microstrip line transmission line is designed so that the characteristic impedance is 50Ω in the low pass band lower than the frequency fr, and the S parameter is also measured in the 50Ω system. As is apparent from FIG. 30, the transmission coefficient S21 is almost 0 dB up to a frequency of about 4 GHz, and the reflection coefficient S11 is also sufficiently small. Therefore, in the low frequency range lower than the frequency fr, the insertion loss with respect to the input signal is small, and the reflection at the input end can be almost ignored. Further, it can be seen that the insertion loss sharply increases at the frequency fr and the high-frequency attenuation characteristic per unit length of the line reaches 10 dB / mm / dec. A detailed analysis reveals that the steep high-frequency attenuation characteristic with the frequency fr as a boundary is caused by a rapid increase in magnetic loss due to ferromagnetic resonance.

【0094】本発明によれば、単純な伝送線路構造によ
って急峻な高域減衰特性を有する高周波フィルタを実現
できる。さらには、後述するように、交換結合積層膜の
強磁性共鳴周波数frは、強磁性金属と反強磁性酸化物の
材料の組み合わせによっても、あるいは、両者の膜厚比
によっても変えることができるので、様々なカットオフ
周波数を有する高周波フィルタを実現できる。ここで
は、詳述しないが、交換結合積層膜に直流バイアス磁界
を加えることで共鳴周波数frを変えることができるの
で、チューナブル高周波フィルタも実現可能である。
According to the present invention, a high frequency filter having a steep high frequency attenuation characteristic can be realized by a simple transmission line structure. Further, as will be described later, the ferromagnetic resonance frequency fr of the exchange-coupling laminated film can be changed by the combination of the materials of the ferromagnetic metal and the antiferromagnetic oxide, or by the film thickness ratio of both. It is possible to realize a high frequency filter having various cutoff frequencies. Although not described in detail here, since the resonance frequency fr can be changed by applying a DC bias magnetic field to the exchange coupling laminated film, a tunable high frequency filter can be realized.

【0095】図31は、本発明の第十五の実施例である
複数の導体ライン141,142を具備し、該導体ライ
ン同士が結合する位置に配置することを特徴とする結合
型伝送線路の概略を示したものである。強磁性金属膜/
反強磁性酸化物膜による交換結合積層膜143が下部接
地電極144と上記導体ライン141,142間に配置
されたマイクロストリップライン型伝送線路を示してい
る。ここでは、詳述しないが、他の構造の伝送線路を用
いて結合線路141,142を構成しても良い。最近の
高周波回路では、電磁干渉問題の抑制の観点から、平衡
モードで信号伝送される例が増えている。本発明による
結合型伝送線路によれば、磁性体/誘電体ハイブリッド
による線路長短縮と、交換結合積層膜による限界周波数
の高周波化によって、小型で広帯域の平衡モード伝送線
路を構成できる。
FIG. 31 is a combined transmission line according to the fifteenth embodiment of the present invention, which is provided with a plurality of conductor lines 141 and 142 and is arranged at a position where the conductor lines are coupled to each other. This is an outline. Ferromagnetic metal film /
An exchange coupling laminated film 143 made of an antiferromagnetic oxide film is a microstrip line type transmission line arranged between the lower ground electrode 144 and the conductor lines 141 and 142. Although not described in detail here, the coupling lines 141 and 142 may be configured using transmission lines of other structures. In recent high frequency circuits, signals are increasingly transmitted in a balanced mode from the viewpoint of suppressing electromagnetic interference problems. According to the coupled transmission line of the present invention, a compact and wide-band balanced mode transmission line can be constructed by shortening the line length by the magnetic substance / dielectric hybrid and increasing the critical frequency by the exchange coupling laminated film.

【0096】図32は、本発明の第十六の実施例である
分布定数型コモンモードフィルタの概略を示すものであ
り、基本構成は図18で示された内部導体ライン型伝送
線路と同一であり、一対の導体ライン151,152を
設けた点においてのみ相違する。ここでは、詳述しない
が、他の構造の伝送線路を用いて分布定数型コモンモー
ドフィルタを構成しても良い。最近、ディジタル機器間
の信号インターフェースとして、USBやIEEE 1394インタ
ーフェースなどの平衡モードディジタル信号伝送が普及
し始めている。平衡モード信号伝送は、一対の線路15
1,152を流れる高周波電流が逆位相であるため、外
界への電磁雑音が少なく、また、外界からの電磁雑音に
対する耐性も高い特徴を有する。しかしながら、信号源
の平衡度を完全にすることは困難であり、不平衡信号成
分(同相電流成分)が線路を伝搬すると、大きな電磁雑
音を放射する。コモンモードフィルタは、平衡モード信
号を通過させ、不平衡モード成分を遮断する機能を有す
るもので、典型的なデバイスとしては磁性体を用いたコ
モンモードチョークが利用される。しかしながら、従来
の磁性体利用のコモンモードチョークでは、GHzを越え
るような高い周波数ではその機能を発揮することはでき
ない。本発明による分布定数型コモンモードフィルタ
は、磁性体/誘電体ハイブリッドによる線路長短縮と、
交換結合積層膜による限界周波数の高周波化によって、
小型で広帯域のコモンモードフィルタを構成できる。
FIG. 32 shows an outline of a distributed constant type common mode filter which is a sixteenth embodiment of the present invention, and the basic constitution is the same as that of the internal conductor line type transmission line shown in FIG. Yes, the only difference is that a pair of conductor lines 151, 152 are provided. Although not described in detail here, the distributed constant type common mode filter may be configured using a transmission line having another structure. Recently, balanced mode digital signal transmission such as USB and IEEE 1394 interface has begun to spread as a signal interface between digital devices. Balanced mode signal transmission is a pair of lines 15
Since the high-frequency currents flowing through 1, 152 have opposite phases, electromagnetic noise to the outside world is small, and resistance to electromagnetic noise from the outside world is high. However, it is difficult to perfectly balance the signal source, and a large amount of electromagnetic noise is radiated when an unbalanced signal component (common-mode current component) propagates through the line. The common mode filter has a function of passing a balanced mode signal and blocking an unbalanced mode component, and a common mode choke using a magnetic material is used as a typical device. However, a conventional common mode choke using a magnetic material cannot exhibit its function at a high frequency exceeding GHz. The distributed constant type common mode filter according to the present invention reduces the line length by a magnetic substance / dielectric hybrid,
By increasing the limit frequency by the exchange-coupling laminated film,
A compact and wideband common mode filter can be constructed.

【0097】図33は、分布定数型コモンモードフィル
タの等価回路を結合型分布定数回路として表現したもの
である。詳細な説明は省略するが、2組の導体ラインの
磁気結合を密にする(結合係数k≒1)ことが重要であ
り、この点で、伝送線路構造は内部導体ライン型が適し
ている。
FIG. 33 shows the equivalent circuit of the distributed constant type common mode filter as a coupled distributed constant circuit. Although detailed description is omitted, it is important to make the magnetic coupling between the two sets of conductor lines dense (coupling coefficient k≈1), and in this respect, the internal conductor line type is suitable for the transmission line structure.

【0098】図34は、本発明の第十七の実施例である
高周波記録用薄膜磁気ヘッドの概略図を示すものであ
る。現在のハードディスクドライブ用薄膜磁気ヘッドで
は、スピンバルブやトンネルMRを利用する読み出しヘッ
ドと記録ヘッドが一体化して構成されるのが一般的であ
るが、図34では、簡単のために、読み出しヘッドを省
略してある。この構造は、記録ヨーク用交換結合積層膜
161,162,164とコイル163とを図示するよ
うに配置したものである。飽和磁化Msの高い強磁性金属
薄膜166と反強磁性酸化物薄膜165,167を積層
して交換結合積層膜164を形成している(図35を参
照)。その交換結合積層膜161,162を記録ヘッド
に採用することで、ヘッド発生磁界の増大、強磁性金属
薄膜の限界周波数の高周波化とうず電流の抑制が期待で
き、高保磁力記録媒体への高周波記録が可能になる。
FIG. 34 is a schematic view of a high frequency recording thin film magnetic head according to a seventeenth embodiment of the present invention. In current thin-film magnetic heads for hard disk drives, a read head using a spin valve or a tunnel MR and a recording head are generally integrated, but in FIG. Omitted. In this structure, the exchange-coupling laminated films 161, 162, 164 for the recording yoke and the coil 163 are arranged as shown in the figure. An exchange-coupling laminated film 164 is formed by laminating a ferromagnetic metal thin film 166 having a high saturation magnetization Ms and antiferromagnetic oxide thin films 165 and 167 (see FIG. 35). By adopting the exchange-coupling laminated films 161 and 162 in the recording head, it is expected that the magnetic field generated by the head is increased, the limiting frequency of the ferromagnetic metal thin film is increased, and the eddy current is suppressed. Will be possible.

【0099】本発明の種々の高周波デバイスに用いられ
る交換結合積層膜にあっては、強磁性金属磁性薄膜は、
Fe,Co,Niのうちのいずれか、あるいはこれらの
合金、あるいはこれらとその他の元素を含む多元系合金
材料を用いて形成し、反強磁性酸化物薄膜はα−Fe
O,CoO,NiOのいずれか、あるいはこれらのうち
の2つ以上を含むものとして、強磁性金属磁性薄膜と反
強磁性酸化物薄膜を交互に積層して交換結合積層膜が構
成される。以下に、交換結合積層膜の具体的な構成につ
いて説明する。
In the exchange-coupling laminated film used in various high frequency devices of the present invention, the ferromagnetic metal magnetic thin film is
Fe, Co, one of Ni, or formed using these alloy or multicomponent alloy materials containing these and other elements, anti-ferromagnetic oxide thin film alpha-Fe 2
An exchange-coupling laminated film is formed by alternately laminating ferromagnetic metal magnetic thin films and antiferromagnetic oxide thin films containing any one of O 3 , CoO, and NiO, or those containing two or more of them. The specific structure of the exchange-coupling laminated film will be described below.

【0100】図35で示されるように、交換結合積層膜
の強磁性層166は反強磁性層165,67でサンドイ
ッチされる構成となるので、磁性層の上部界面と下部界
面の2箇所で交換結合が生じ、このとき磁性層に働く交
換結合磁界Hex(単位;A/m)は(20)式のように表さ
れる。
As shown in FIG. 35, since the ferromagnetic layer 166 of the exchange-coupling laminated film is sandwiched by the antiferromagnetic layers 165 and 67, the exchange is performed at two places, the upper interface and the lower interface of the magnetic layer. Coupling occurs, and the exchange-coupling magnetic field Hex (unit: A / m) that acts on the magnetic layer at this time is expressed by the equation (20).

【0101】[0101]

【数11】 ここで、Jexは界面の単位面積当たりの交換結合エネル
ギー(単位;J / m2)、MFは強磁性層の飽和磁化(単
位;T)、tFは強磁性層の膜厚(単位;m)である。本発
明による交換結合積層膜では、外部磁界に対する磁化反
転は強磁性層においてのみ起こるようにする必要があ
り、そのためには、反強磁性層の磁気異方性エネルギー
が交換結合エネルギーよりも大きいことが必要となる。
具体的には、反強磁性層の2つの界面で交換結合エネル
ギーが生じるので、その合計の上記式における2Jexよ
りも磁気異方性エネルギーが大きいことが条件となる。
すなわち、 KAF×tAF >2Jex …(21) の条件が課される。ここで、KAFは反強磁性層の磁気異
方性定数(単位;J / m3)、tAFは反強磁性層の膜厚
(単位;m)である。
[Equation 11] Where Jex is the exchange coupling energy per unit area of the interface (unit: J / m2), MF is the saturation magnetization of the ferromagnetic layer (unit: T), and tF is the thickness of the ferromagnetic layer (unit: m). is there. In the exchange-coupling laminated film according to the present invention, the magnetization reversal with respect to the external magnetic field must be made to occur only in the ferromagnetic layer, and for that purpose, the magnetic anisotropy energy of the antiferromagnetic layer is larger than the exchange coupling energy. Is required.
Specifically, since exchange coupling energy is generated at the two interfaces of the antiferromagnetic layer, the condition is that the magnetic anisotropy energy is larger than the total of 2Jex in the above equation.
That is, the condition of KAF × tAF> 2Jex (21) is imposed. Here, KAF is the magnetic anisotropy constant of the antiferromagnetic layer (unit: J / m3), and tAF is the film thickness of the antiferromagnetic layer (unit: m).

【0102】交換結合磁界Hexは、強磁性層の実効異方
性磁界Hk(eff.)の目安を与えるものであるから、(20)
式において、HexをHk(eff.)に置き換えて変形すれば、
強磁性層の膜厚tFは(22)式で与えられることにな
る。
Since the exchange coupling magnetic field Hex gives a measure of the effective anisotropic magnetic field Hk (eff.) Of the ferromagnetic layer, (20)
In the formula, if Hex is replaced with Hk (eff.) And transformed,
The thickness tF of the ferromagnetic layer is given by the equation (22).

【数12】 [Equation 12]

【0103】また、(21)式の条件を満足するための反
強磁性層の臨界膜厚tAF0は、(23)式で表されること
になる。
The critical film thickness tAF0 of the antiferromagnetic layer for satisfying the condition of expression (21) is expressed by expression (23).

【数13】 すなわち、外部磁界に対して強磁性層にのみ磁化反転を
生じさせるには、反強磁性層の膜厚tAFを臨界膜厚tAF0
よりも大きくする必要がある。
[Equation 13] That is, in order to cause magnetization reversal only in the ferromagnetic layer with respect to the external magnetic field, the thickness tAF of the antiferromagnetic layer is set to the critical thickness tAF0.
Need to be larger than.

【0104】1.9GHz帯無線LAN機器の高周波回路
に適用することを目的に、マイクロストリップライン型
1/4波長変成器を試作した場合の交換結合積層膜の構
成例について説明する。交換結合積層膜は、強磁性金属
薄膜としてNi80Fe20、反強磁性酸化物薄膜としてN
iOを用いた。Ni80Fe20/NiOの交換結合エネル
ギーJexは約9×10−5(J/m)と見積もられ、また、
Ni80Fe20膜の飽和磁化MFは約1Tであった。交換結
合によって一方向磁気異方性が誘導されたNi80Fe20
に対して、磁化回転の強磁性共鳴周波数frを信号周波数
の2倍以上の4GHzとするためには、交換結合バイアス
によるNi80Fe20の実効異方性磁界Hk(eff.)の値を1
6000A/m(200Oe)程度にする必要がある。これ
らの数値と(22)式を用いてNi80Fe20の膜厚tFを算出
すると約11nmとなった。また、交換結合が発現する反
強磁性NiO膜の臨界膜厚tAF0は約60nmであった。
A configuration example of the exchange-coupling laminated film in the case where a microstrip line type 1/4 wavelength transformer is prototyped for the purpose of being applied to a high frequency circuit of a 1.9 GHz band wireless LAN device will be described. The exchange-coupling laminated film is Ni80Fe20 as a ferromagnetic metal thin film and N as an antiferromagnetic oxide thin film.
iO was used. The exchange coupling energy Jex of Ni80Fe20 / NiO is estimated to be about 9 × 10 −5 (J / m 2 ), and
The saturation magnetization MF of the Ni80Fe20 film was about 1T. Ni80Fe20 Induced Unidirectional Magnetic Anisotropy by Exchange Coupling
On the other hand, in order to set the ferromagnetic resonance frequency fr of the magnetization rotation to 4 GHz which is more than twice the signal frequency, the value of the effective anisotropic magnetic field Hk (eff.) Of Ni80Fe20 due to the exchange coupling bias is set to 1
It should be about 6000 A / m (200 Oe). When the film thickness tF of Ni80Fe20 was calculated using these values and the equation (22), it was about 11 nm. Further, the critical film thickness tAF0 of the antiferromagnetic NiO film which exhibits exchange coupling was about 60 nm.

【0105】[Ni80Fe20(11nm)/NiO(60n
m)]を単位として30層を積層し、積層膜の最上層と最
下層をNiO(60nm)として交換結合積層膜を構成し
た。マイクロストリップラインの接地電極として1μm
厚のAl導体、ストリップラインとして厚さ1μm、幅5
0μmのAl導体ラインを用いた。デバイス幅は500μm
とした。誘電体として利用するNiO膜の比誘電率は約
10であり、これにより得られる線路の単位長さ当たり
の分布容量Coは約18nF/mであった。また、強磁性Ni
80Fe20膜によってエンハンスされる線路の単位長さ当
たりの分布インダクタンスLoは320nH/mであった。L
o,Coの値から、自由空間波長に対する波長短縮率は約
1/23となり、1.9GHz帯の信号に対する1/4波
長変成器を構成するために、線路長を1.72mmとし
た。前段回路の信号源インピーダンス1.8Ω、後段回
路の入力インピーダンス10Ωの間に整合回路を配置し
て、その整合回路にこれを適用した結果、インピーダン
ス変換器として正常な動作を確認した。
[Ni80Fe20 (11nm) / NiO (60n
m)] as a unit and 30 layers were laminated, and the uppermost layer and the lowermost layer of the laminated film were NiO (60 nm) to form an exchange coupling laminated film. 1 μm as ground electrode for microstrip line
Thick Al conductor, stripline thickness 1 μm, width 5
A 0 μm Al conductor line was used. Device width is 500 μm
And The relative permittivity of the NiO film used as a dielectric was about 10, and the distribution capacitance Co per unit length of the line thus obtained was about 18 nF / m. In addition, ferromagnetic Ni
The distributed inductance Lo per unit length of the line enhanced by the 80Fe20 film was 320 nH / m. L
From the values of o and Co, the wavelength shortening rate for the free space wavelength was about 1/23, and the line length was 1.72 mm in order to configure a quarter wavelength transformer for signals in the 1.9 GHz band. A matching circuit was arranged between the signal source impedance of the former circuit of 1.8Ω and the input impedance of the latter circuit of 10Ω, and as a result of applying this to the matching circuit, normal operation as an impedance converter was confirmed.

【0106】ここに、Ni80Fe20/NiO交換結合積
層膜を用いた1.9GHz帯マイクロストリップライン型
伝送線路の例を説明したが、さらに信号周波数の高い用
途に利用するためには、高い飽和磁化を有する強磁性金
属膜と、大きな交換結合バイアス磁界を発現できる強磁
性/反強磁性交換結合の組み合わせを利用すれば良い。
例えば、強磁性金属膜として飽和磁化Msの大きいFeや
Co単独の金属材料やこれらの合金材料、あるいはこれ
らとNi、その他添加元素を含む種々の合金材料の適用が
考えられる。これらの技術によって従来では例のほとん
どない、5GHzを越える強磁性共鳴周波数を実現でき
る。いずれの場合においても、強磁性金属膜、反強磁性
酸化物膜の種類によって、交換結合エネルギー、強磁性
金属膜の飽和磁化、反強磁性膜の磁気異方性エネルギー
などが異なってくるので、前述した指針に基づいて交換
結合積層膜の設計を行う必要があるのは言うまでもな
い。
Here, an example of the 1.9 GHz band microstrip line type transmission line using the Ni80Fe20 / NiO exchange-coupling laminated film has been described. However, in order to utilize it for a higher signal frequency, a high saturation magnetization is used. A combination of a ferromagnetic metal film and a ferromagnetic / antiferromagnetic exchange coupling capable of expressing a large exchange coupling bias magnetic field may be used.
For example, as a ferromagnetic metal film, it is conceivable to apply Fe or Co alone having a large saturation magnetization Ms, an alloy material thereof, or various alloy materials containing Ni and other additive elements. With these techniques, it is possible to realize a ferromagnetic resonance frequency exceeding 5 GHz, which is rarely seen in the past. In either case, the exchange coupling energy, the saturation magnetization of the ferromagnetic metal film, the magnetic anisotropy energy of the antiferromagnetic film, etc. differ depending on the type of the ferromagnetic metal film or the antiferromagnetic oxide film. It goes without saying that it is necessary to design the exchange-coupling laminated film based on the above-mentioned guidelines.

【0107】[0107]

【発明の効果】以上、詳述したように、この発明によれ
ば、携帯電話やPHS、PDA、Bluetooth、
無線LAN、ITS機器などに代表される情報通信シス
テムにおける各種高周波回路用の高周波デバイスの小型
化・広帯域化に大きく貢献できる。
As described above in detail, according to the present invention, a mobile phone, PHS, PDA, Bluetooth,
This can greatly contribute to downsizing and widening of the band of high-frequency devices for various high-frequency circuits in information communication systems represented by wireless LAN and ITS equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施例であるスパイラルコイル
型プレーナインダクタの基本構造を示す図であり、
(a)は、上面図であり、(b)は、A−A断面図であ
り、(c)は、一部断面拡大図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of a spiral coil type planar inductor which is a first embodiment of the present invention,
(A) is a top view, (b) is an AA sectional view, and (c) is a partially enlarged sectional view.

【図2】スパイラルコイル型プレーナインダクタのコイ
ル電流と磁束の流れの模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a coil current and a flow of magnetic flux of a spiral coil type planar inductor.

【図3】本発明の第二の実施例である、つづれ折れコイ
ル型プレーナインダクタの基本構造を示す図であり、
(a)は、上面図であり、(b)は、A−A断面図であ
り、(c)は、一部断面拡大図である。
FIG. 3 is a diagram showing a basic structure of a spirally coiled planar inductor according to a second embodiment of the present invention,
(A) is a top view, (b) is an AA sectional view, and (c) is a partially enlarged sectional view.

【図4】つづれ折れコイル型プレーナインダクタのコイ
ル電流と磁束の流れの模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of the coil current and the flow of magnetic flux of a split coil type planar inductor.

【図5】本発明の第三の実施例であるソレノイドコイル
型プレーナインダクタの基本構造を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a basic structure of a solenoid coil type planar inductor which is a third embodiment of the present invention.

【図6】ソレノイドコイル型プレーナインダクタのコイ
ル電流と磁束の流れを模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of coil current and magnetic flux of a solenoid coil type planar inductor.

【図7】本発明の第四の実施例であるスパイラルコイル
型プレーナトランスの基本構造を示す図であり、(a)
は、積層スパイラルコイル型であり、(b)は、多重ス
パイラルコイル型である。
FIG. 7 is a diagram showing a basic structure of a spiral coil type planar transformer according to a fourth embodiment of the present invention, (a)
Is a laminated spiral coil type, and (b) is a multiple spiral coil type.

【図8】本発明の第五の実施例であるつづら折れコイル
型プレーナトランスの基本構造を示す図であり、(a)
は、積層つづら折れコイル型であり、(b)は、多重つ
づら折れコイル型である。
FIG. 8 is a diagram showing a basic structure of a zigzag coil type planar transformer according to a fifth embodiment of the present invention, FIG.
Is a laminated zigzag folded coil type, and (b) is a multiple zigzag folded coil type.

【図9】本発明の第六の実施例であるソレノイドコイル
型プレーナトランスの基本構造を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a basic structure of a solenoid coil type planar transformer which is a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第一から第六の実施例の高周波デバ
イスにおける、隣接コイル導体間の静電容量と、コイル
導体と強磁性金属膜間の静電容量の模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of the electrostatic capacitance between adjacent coil conductors and the electrostatic capacitance between the coil conductor and the ferromagnetic metal film in the high frequency devices of the first to sixth embodiments of the present invention.

【図11】本発明の第一の実施例であるNiFe合金膜
とNiO膜から成るNiFe/NiO交換結合積層膜を
利用したスパイラルコイル型プレーナインダクタの構成
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a spiral coil type planar inductor using a NiFe / NiO exchange coupling laminated film formed of a NiFe alloy film and a NiO film according to the first embodiment of the present invention.

【図12】NiFe/NiO交換結合積層膜と、NiF
e膜のトータル厚さの等しいNiFe単層膜の磁化困難
軸方向の静磁化曲線を示す図である。
FIG. 12 is a NiFe / NiO exchange coupling laminated film and NiF.
It is a figure which shows the static magnetization curve of the hard axis direction of a NiFe single layer film with the same total thickness of e film.

【図13】NiFe/NiO交換結合積層膜とNiFe
単層膜についての磁化困難軸方向の透磁率の周波数特性
を示す図である。
FIG. 13: NiFe / NiO exchange coupling laminated film and NiFe
It is a figure which shows the frequency characteristic of the magnetic permeability of the single layer film | membrane in the hard-axis direction.

【図14】スパイラルコイル型プレーナインダクタのイ
ンダクタンスの周波数特性を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing frequency characteristics of inductance of a spiral coil type planar inductor.

【図15】本発明の第七の実施例であるマイクロストリ
ップライン型伝送線路の基本構造を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a basic structure of a microstrip line type transmission line according to a seventh embodiment of the present invention.

【図16】マイクロストリップライン型伝送線路の内部
電磁界の模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram of an internal electromagnetic field of a microstrip line type transmission line.

【図17】本発明の第八の実施例であるパラレルライン
型伝送線路の基本構造を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a basic structure of a parallel line type transmission line according to an eighth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第九の実施例である内部導体ライン
型伝送線路の基本構造を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a basic structure of an internal conductor line type transmission line according to a ninth embodiment of the present invention.

【図19】内部導体ライン型伝送線路の内部電磁界の模
式図である。
FIG. 19 is a schematic diagram of an internal electromagnetic field of an internal conductor line type transmission line.

【図20】本発明の第十の実施例であるコプレーナ型伝
送線路の基本構造を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing the basic structure of a coplanar transmission line that is a tenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第十一実施例であるコプレーナ型伝
送線路の基本構造を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the basic structure of a coplanar transmission line that is an eleventh embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第十二の実施例である高周波共振器
に使用される伝送線路を用いた終端短絡スタブ、あるい
は終端開放スタブの基本構成を示す図であり、(a)
は、終端開放スタブの基本構成であり、(b)は、終端
短絡スタブである。
FIG. 22 is a diagram showing a basic configuration of a termination short-circuit stub or a termination open stub using a transmission line used in a high frequency resonator according to a twelfth embodiment of the present invention;
Is a basic configuration of the termination open stub, and (b) is a termination short-circuit stub.

【図23】終端短絡スタブ、ならびに終端開放スタブの
入力インピーダンスZと周波数fの関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the input impedance Z and the frequency f of the termination short-circuit stub and termination termination stub.

【図24】終端短絡スタブならびに終端開放スタブを用
いて構成した帯域通過フィルタならびに帯域阻止フィル
タの構成例を示す図であり、(a)は、帯域通過フィル
タの構成例であり、(b)は、帯域阻止フィルタの構成
例である。
FIG. 24 is a diagram showing a configuration example of a bandpass filter and a bandstop filter configured by using a terminating short circuit stub and a termination stub, (a) is a configuration example of a bandpass filter, and (b) is a diagram. 2 is a configuration example of a band elimination filter.

【図25】本発明の第十三の実施例である伝送線路を用
いた1/4波長変成器の基本構成を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a basic configuration of a ¼ wavelength transformer using a transmission line that is a thirteenth embodiment of the present invention.

【図26】図25に共役インピーダンス整合を適用した
場合の構成例である。
FIG. 26 is a configuration example in the case where conjugate impedance matching is applied to FIG. 25.

【図27】終端短絡スタブならびに終端開放スタブを用
いて共役インピーダンス整合を適用した具体的構成例で
ある。
FIG. 27 is a specific configuration example in which conjugate impedance matching is applied using termination short-circuit stubs and termination termination stubs.

【図28】本発明の第十四の実施例であるマイクロスト
リップライン型伝送線路フィルタの基本構成を示す図で
ある。
FIG. 28 is a diagram showing a basic configuration of a microstrip line type transmission line filter which is a fourteenth embodiment of the present invention.

【図29】マイクロストリップライン型伝送線路フィル
タに用いるNiFe/NiO交換結合積層膜の複素比透
磁率の周波数特性を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing frequency characteristics of complex relative permeability of a NiFe / NiO exchange coupling laminated film used for a microstrip line type transmission line filter.

【図30】NiFe/NiO交換結合積層膜を用いたマ
イクロストリップライン型伝送線路フィルタのSパラメ
ータの測定データを示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing measurement data of S parameters of a microstrip line type transmission line filter using a NiFe / NiO exchange coupling laminated film.

【図31】本発明の第十五の実施例である一対の導体ラ
インを具備する結合型伝送線路の構造を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing the structure of a coupled transmission line including a pair of conductor lines according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図32】本発明の第十六の実施例である分布定数型コ
モンモードフィルタの構造を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing the structure of a distributed constant type common mode filter that is a sixteenth embodiment of the present invention.

【図33】分布定数型コモンモードフィルタの等価回路
を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an equivalent circuit of a distributed constant type common mode filter.

【図34】本発明の第十七の実施例である高周波記録用
薄膜磁気ヘッドの構造を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing the structure of a thin film magnetic head for high frequency recording which is a seventeenth embodiment of the present invention.

【図35】本発明の実施の第一から第十七の実施例に係
わる、高周波デバイスに用いられる交換結合積層膜の基
本構造を示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing a basic structure of an exchange-coupling laminated film used in a high-frequency device according to first to seventeenth embodiments of the present invention.

【図36】従来のPHS用RFアンプMMICモジュー
ルの回路構成例を示す図である。
FIG. 36 is a diagram showing a circuit configuration example of a conventional PHS RF amplifier MMIC module.

【図37】従来のPHS用RFアンプMMICモジュー
ルのチップ写真である。
FIG. 37 is a chip photograph of a conventional PHS RF amplifier MMIC module.

【図38】従来の携帯電話用RF磁性薄膜インダクタの
構造例を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing a structural example of a conventional RF magnetic thin film inductor for a mobile phone.

【図39】従来のマイクロストリップライン型伝送線路
の基本構造を示す図である。
FIG. 39 is a diagram showing a basic structure of a conventional microstrip line type transmission line.

【図40】従来のコプレーナ型伝送線路の基本構造を示
す図である。
FIG. 40 is a diagram showing a basic structure of a conventional coplanar transmission line.

【図41】従来の50GHz帯低雑音増幅器の回路構成例
を示す図である。
FIG. 41 is a diagram showing a circuit configuration example of a conventional 50 GHz band low noise amplifier.

【図42】伝送線路の分布定数型等価回路を示す図であ
る。
FIG. 42 is a diagram showing a distributed constant type equivalent circuit of a transmission line.

【図43】従来の磁気記録用薄膜磁気ヘッドの構成例を
示す図である。
FIG. 43 is a diagram showing a configuration example of a conventional thin film magnetic head for magnetic recording.

【図44】[FeTaN(20nm)/IrMn(10nm)]交換結合積層膜
の磁化曲線を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing a magnetization curve of a [FeTaN (20 nm) / IrMn (10 nm)] exchange coupling laminated film.

【図45】[FeTaN(20nm)/IrMn(10nm)]交換結合積層膜
の複素透磁率の周波数特性を示す図である。
FIG. 45 is a diagram showing frequency characteristics of complex magnetic permeability of [FeTaN (20 nm) / IrMn (10 nm)] exchange coupling laminated film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スパイラルコイル 2、12 上部積層膜、上部交換結合積層膜磁心 3、13 上部積層膜、下部交換結合積層膜磁心 4、14 基板 5、15 強磁性金属膜 6、16 反強磁性酸化物膜 7、17 交換結合積層膜 8、18 磁心の最上層 9、19 磁界 11 つづら折れコイル 21 ソレノイドコイル 22 交換結合積層膜磁心 23 磁界 24 基板 25、31 上部交換結合積層膜磁心 26、29 1次スパイラルコイル 27、30 2次スパイラルコイル 28、32 下部交換結合積層膜磁心 33,34 磁界 35,41 上部交換結合積層膜磁心 36,39 1次つづら折れコイル 37,40 2次つづら折れコイル 38,42 下部交換結合積層膜磁心 45 1次ソレノイドコイル 46 2次ソレノイドコイル 47 交換結合積層膜磁心 51,52 コイル導体 53 交換結合積層膜磁心 54 強磁性金属膜 61 スパイラルコイル 62 上部交換結合積層膜磁心 63 下部交換結合積層膜磁心 64 基板(ガラス基板) 65 交換結合積層膜磁心(NiFe合金
膜) 66 反強磁性酸化物膜(NiO膜) 67 交換結合積層膜 68 磁心の最上層(NiO膜) 71 ストリップライン 72 交換結合積層膜 73 接地電極 74 基板 81 ストリップライン 82 強磁性金属膜 83 反強磁性酸化物膜 84 接地電極 85 基板 86 電流 87 信号源 88 電界ベクトル 89 磁束密度ベクトル 91 上部導体ライン 92 交換結合積層膜 93 下部導体ライン 94 基板 101 導体ライン 102 絶縁膜 103 交換結合積層膜 104 交換結合積層膜 105 上部接地電極 106 下部接地電極 107 基板 111 導体ライン 113 交換結合積層膜 115 接地電極 116 接地電極 118 基板 121 導体ライン 123 交換結合積層膜 125 接地電極 126 接地電極 127 下部接地電極 128 基板 131 ストリップライン 132 交換結合積層膜 134 接地電極 135 基板 141,142 導体ライン 143 交換結合積層膜 144 下部接地電極 145 基板 151,152 導体ライン 153 上部接地電極 154,155 交換結合積層膜 156 下部接地電極 157 基板 161,162,164 記録ヨーク用交換結合積層
膜 163 コイル 165,167 反強磁性酸化物層 166 強磁性金属層 171,176 磁性膜 172 下地層 173 ポリイミド 174 スパイラルコイル 175 SiO 177 Si 181、184 導体ライン 182 誘電体 183 接地導体 185 誘電体 186,187 接地導体 191,192 記録用磁性膜 193 コイル 194 スピンバルブ読み出しヘッド 195 シールド層
1 spiral coil 2, 12 upper laminated film, upper exchange coupled laminated film magnetic core 3, 13 upper laminated film, lower exchange coupled laminated film magnetic core 4, 14 substrate 5,15 Ferromagnetic metal film 6,16 Antiferromagnetic oxide film 7,17 Exchange coupled laminated film 8,18 Top layer of magnetic core 9, 19 magnetic field 11 zigzag coil 21 solenoid coil 22 Exchange-coupling laminated film magnetic core 23 magnetic field 24 substrates 25, 31 Upper exchange coupled laminated film magnetic core 26,29 Primary spiral coil 27,30 Secondary spiral coil 28, 32 Lower exchange coupled laminated film magnetic core 33,34 magnetic field 35,41 Upper exchange coupled laminated film magnetic core 36,39 Primary winding coil 37,40 Secondary winding coil 38,42 Lower exchange coupled laminated film magnetic core 45 primary solenoid coil 46 secondary solenoid coil 47 Exchange coupled laminated film magnetic core 51,52 coil conductor 53 Exchange coupled multilayer magnetic core 54 Ferromagnetic metal film 61 spiral coil 62 Upper Exchange Coupling Laminated Film Magnetic Core 63 Lower exchange-coupling laminated film magnetic core 64 substrates (glass substrate) 65 Exchange-Coupled Laminated Film Magnetic Core (NiFe Alloy
film) 66 Antiferromagnetic oxide film (NiO film) 67 Exchange coupled laminated film 68 Top layer of magnetic core (NiO film) 71 strip line 72 Exchange coupled laminated film 73 Ground electrode 74 board 81 strip line 82 Ferromagnetic metal film 83 Antiferromagnetic oxide film 84 Ground electrode 85 substrate 86 current 87 signal source 88 electric field vector 89 Magnetic flux density vector 91 Upper conductor line 92 Exchange coupled laminated film 93 Lower conductor line 94 substrates 101 conductor line 102 insulating film 103 exchange coupled laminated film 104 Exchange coupled laminated film 105 Upper ground electrode 106 Lower ground electrode 107 substrate 111 conductor line 113 Exchange coupled laminated film 115 Ground electrode 116 Ground electrode 118 substrate 121 conductor line 123 Exchange coupled laminated film 125 ground electrode 126 Ground electrode 127 Lower ground electrode 128 substrates 131 strip line 132 Exchange coupled laminated film 134 Ground electrode 135 substrate 141,142 Conductor line 143 Exchange coupled laminated film 144 Lower ground electrode 145 substrate 151,152 Conductor line 153 Upper ground electrode 154, 155 Exchange coupling laminated film 156 Lower ground electrode 157 substrate 161, 162, 164 Exchange coupling lamination for recording yoke
film 163 coil 165,167 Antiferromagnetic oxide layer 166 Ferromagnetic metal layer 171,176 Magnetic film 172 Underlayer 173 Polyimide 174 spiral coil 175 SiOTwo 177 Si 181,184 conductor lines 182 dielectric 183 Ground conductor 185 dielectric 186,187 Ground conductor 191,192 magnetic film for recording 193 coil 194 Spin valve read head 195 Shield layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 敏郎 長野県長野市若里1−16−48−305 (72)発明者 山沢 清人 長野県長野市松代町城東90 (72)発明者 佐久間 敏幸 長野県上伊那郡箕輪町大字中箕輪14016 コーア株式会社内 (72)発明者 唐澤 弘喜 長野県上伊那郡箕輪町大字中箕輪14016 コーア株式会社内 Fターム(参考) 5E070 AA05 AB01 BA12 BB01 CB02 CB13 CB14 CB15 EB01 5J014 CA05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshiro Sato             1-16-48-305 Wakasato Nagano City, Nagano Prefecture (72) Inventor Kiyoto Yamazawa             90 Joto, Matsushiro-cho, Nagano-shi, Nagano (72) Inventor Toshiyuki Sakuma             14016 Nakaminowa, Minowa-cho, Kamiina-gun, Nagano Prefecture             Inside Coer Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Karasawa             14016 Nakaminowa, Minowa-cho, Kamiina-gun, Nagano Prefecture             Inside Coer Co., Ltd. F-term (reference) 5E070 AA05 AB01 BA12 BB01 CB02                       CB13 CB14 CB15 EB01                 5J014 CA05

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜か
ら成る積層膜を有することを特徴とする高周波デバイ
ス。
1. A high-frequency device comprising a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film.
【請求項2】 前記強磁性金属薄膜は、Fe,Co,N
iのうちの少なくとも1種を含む材料、あるいはこれら
からなる合金を含む材料、あるいはこれらとその他の元
素を含む多元系合金材料から形成されることを特徴とす
る請求項1に記載の高周波デバイス。
2. The ferromagnetic metal thin film is made of Fe, Co, N.
The high-frequency device according to claim 1, wherein the high-frequency device is formed of a material containing at least one of i, an alloy containing these, or a multi-component alloy material containing these and other elements.
【請求項3】 前記反強磁性酸化物薄膜は、α−Fe
,CoO,NiOのうち少なくとも1種を含む、あ
るいはこれらのうちの2種以上を組み合わせたものを含
むことを特徴とする請求項1に記載の高周波デバイス。
3. The antiferromagnetic oxide thin film comprises α-Fe 2
The high frequency device according to claim 1, comprising at least one of O 3 , CoO, and NiO, or a combination of two or more of these.
【請求項4】 前記積層膜は、強磁性金属磁性薄膜層と
反強磁性酸化物薄膜層を多層に積層したことを特徴とす
る請求項1に記載の高周波デバイス。
4. The high frequency device according to claim 1, wherein the laminated film is formed by laminating a ferromagnetic metal magnetic thin film layer and an antiferromagnetic oxide thin film layer in multiple layers.
【請求項5】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜か
ら成る積層膜と導体コイルを有することを特徴とする高
周波用プレーナインダクタ。
5. A high frequency planar inductor comprising a laminated film made of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film and a conductor coil.
【請求項6】 前記導体コイルがスパイラルコイルであ
ることを特徴とする請求項5に記載の高周波用プレーナ
インダクタ。
6. The high frequency planar inductor according to claim 5, wherein the conductor coil is a spiral coil.
【請求項7】 前記導体コイルがつづら折れコイルであ
ることを特徴とする請求項5に記載の高周波用プレーナ
インダクタ。
7. The high frequency planar inductor according to claim 5, wherein the conductor coil is a zigzag coil.
【請求項8】 前記導体コイルが前記積層膜を取り囲ん
で巻回されるソレノイドコイルであることを特徴とする
請求項5に記載の高周波用プレーナインダクタ。
8. The high frequency planar inductor according to claim 5, wherein the conductor coil is a solenoid coil wound around the laminated film.
【請求項9】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜か
ら成る積層膜と導体コイルを有することを特徴とする高
周波用プレーナトランス。
9. A high frequency planar transformer comprising a laminated film made of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film and a conductor coil.
【請求項10】 前記導体コイルが複数のスパイラルコ
イルであることを特徴とする請求項9に記載の高周波用
プレーナトランス。
10. The high frequency planar transformer according to claim 9, wherein the conductor coil is a plurality of spiral coils.
【請求項11】 前記導体コイルが複数のつづら折れコ
イルであることを特徴とする請求項9に記載の高周波用
プレーナトランス。
11. The high frequency planar transformer according to claim 9, wherein the conductor coil is a plurality of meandering coils.
【請求項12】 前記導体コイルが、磁心を取り囲んで
巻回される複数のソレノイドコイルであることを特徴と
する請求項9に記載の高周波用プレーナトランス。
12. The high frequency planar transformer according to claim 9, wherein the conductor coil is a plurality of solenoid coils wound around a magnetic core.
【請求項13】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜
から成る積層膜と導体ラインを有することを特徴とする
伝送線路。
13. A transmission line comprising a laminated film made of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film and a conductor line.
【請求項14】 前記導体ラインがストリップラインで
あり、前記積層膜の上部に位置するストリップラインと
該積層膜の下部に位置する接地電極とで構成されること
を特徴とする請求項13に記載の伝送線路。
14. The conductor line is a strip line, and is composed of a strip line located above the laminated film and a ground electrode located below the laminated film. Transmission line.
【請求項15】 前記導体ラインが一対の平行導体ライ
ンであり、該一対の平行導体ラインを前記積層膜の上部
と下部に配置して構成されることを特徴とする請求項1
3に記載の伝送線路。
15. The conductor line is a pair of parallel conductor lines, and the pair of parallel conductor lines are arranged on an upper portion and a lower portion of the laminated film, respectively.
The transmission line according to item 3.
【請求項16】 前記積層膜が一対の前記積層膜であ
り、該一対の前記積層膜で導体ラインを上下からサンド
イッチして、かつ、上部の該積層膜の上面と、下部の該
積層膜の下面に接地電極を設けて構成されることを特徴
とする請求項13に記載の伝送線路。
16. The laminated film is a pair of the laminated films, wherein a conductor line is sandwiched from above and below by the pair of the laminated films, and the upper surface of the upper laminated film and the lower laminated film are sandwiched. The transmission line according to claim 13, wherein a ground electrode is provided on the lower surface of the transmission line.
【請求項17】 前記積層膜と、該積層膜の上部に位置
するストリップラインとストリップラインの同一面上の
周囲に位置する接地電極で構成されることを特徴とする
請求項13に記載の伝送線路。
17. The transmission according to claim 13, comprising the laminated film, a strip line located above the laminated film, and a ground electrode located around the same plane of the strip line. line.
【請求項18】 前記積層膜の下部にも接地電極を構成
することを特徴とする請求項17に記載の伝送線路。
18. The transmission line according to claim 17, wherein a ground electrode is also formed below the laminated film.
【請求項19】 請求項13から18に記載の伝送線路
を用いた終端短絡スタブおよびあるいは終端開放スタブ
を有することを特徴とする高周波共振器ならびに高周波
フィルタ。
19. A high-frequency resonator and a high-frequency filter having a terminating short-circuit stub and / or a terminating open stub using the transmission line according to any one of claims 13 to 18.
【請求項20】 請求項13から18に記載の伝送線路
を用いることを特徴とする1/4波長変成器。
20. A quarter-wave transformer comprising the transmission line according to any one of claims 13 to 18.
【請求項21】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜
から成る積層膜を有し.該積層膜の強磁性共鳴を用いる
ことを特徴とする高周波フィルタ。
21. A laminated film comprising a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film. A high-frequency filter using ferromagnetic resonance of the laminated film.
【請求項22】 伝送線路がマイクロストリップライン
型伝送線路またはパラレルライン型伝送線路または内部
導体ライン型伝送線路またはコプレーナ型伝送線路であ
って、 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜から成る積層膜と
対の導体ラインを具備し、該対の導体ラインは幾何学的
に平衡する位置にかつ導体ライン同士が電磁結合する位
置に配置したことを特徴とする結合型伝送線路。
22. The transmission line is a microstrip line type transmission line, a parallel line type transmission line, an inner conductor line type transmission line or a coplanar type transmission line, and is composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film. A coupled transmission line, comprising a pair of conductor lines with a film, the pair of conductor lines being arranged at positions where they are geometrically balanced and where the conductor lines are electromagnetically coupled to each other.
【請求項23】 請求項22に記載の結合型伝送線路を
用いたことを特徴とする分布定数型コモンモードフィル
タ。
23. A distributed constant type common mode filter using the coupling type transmission line according to claim 22.
【請求項24】 強磁性金属薄膜と反強磁性酸化物薄膜
から成る積層膜を有し、該積層膜を記録ヨークとして用
いることを特徴とする磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
24. A thin-film magnetic head for magnetic recording, comprising a laminated film composed of a ferromagnetic metal thin film and an antiferromagnetic oxide thin film, the laminated film being used as a recording yoke.
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