Conception, réalisation et analyse de micro-inductances intégrées avec matériaux ferromagnétiques doux : applications aux inductances pour la conversion de puissance continue-continue et aux inductances variables MEMS pour circuits micro-ondes reconfigurables

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

magnétisme, dispositifs microondes, matériaux magnétiques, électronique de puissance, inductance, systèmes microélectromécaniques (MEMS)

Mots-clés

Systèmes microélectromécaniques - Thèses et écrits académiques,

Inductance - Thèses et écrits académiques,

Matériaux ferromagnétiques - Thèses et écrits académiques,

Circuits pour microondes - Thèses et écrits académiques,

électronique de puissance - Thèses et écrits académiques

Notre objectif est d'exploiter au mieux les matériaux magnétiques pour la réalisation d'inductances. Deux applications sont visées : la conversion de puissance DC-DC et les inductances variables pour les micro-ondes. Un procédé de fabrication d'inductances toroïdales intégrées incluant un bobinage solénoïde en cuivre électrolysé et un noyau en Ni80Fe20 PVD est utilisé pour la réalisation de composants présentant une inductance de 500nH jusqu'à 10MHz avec une résistance DC de 95mΩ et un facteur de qualité de 20 à 2MHz. Le courant de saturation à −30% est mesuré à 180mA. Plusieurs topologies innovantes sont proposées afin d'augmenter la compacité, le facteur de qualité ou le courant de saturation. Le modèle LLG est utilisé afin d'estimer les performances de noyaux magnétiques micro-ondes ouverts ou fermés. Un nouveau concept d'inductance variable MEMS à actionnement piézoélectrique utilisant la magnétostriction inverse d'un noyau magnétique est proposé et validé par la simulation.