본 논문에서는 WLAN 2.4GHz 대역에서 2012사이즈의 필터를 이종적층 LTCC기술을 이용하여 설계 연구하였다. 최근 통신시장은 다중대역 멀티미디어 기능의 요구로 부품의 수가 증가하고 있어서 소형화 집적화 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 요구에 부흥하는 하나의 기술로 LTCC기술이 제안되고 있으며 이를 이용한 모듈개발이 이루어 지고 있다. 기존에 사용되던 HTCC(High Temperature Cofired Ceramic) 기술은 96 %의 ...
본 논문에서는 WLAN 2.4GHz 대역에서 2012사이즈의 필터를 이종적층 LTCC기술을 이용하여 설계 연구하였다. 최근 통신시장은 다중대역 멀티미디어 기능의 요구로 부품의 수가 증가하고 있어서 소형화 집적화 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 요구에 부흥하는 하나의 기술로 LTCC기술이 제안되고 있으며 이를 이용한 모듈개발이 이루어 지고 있다. 기존에 사용되던 HTCC(High Temperature Cofired Ceramic) 기술은 96 %의 알루미나 세라믹을 1500 ℃정도의 고온에서 동시 소성을 하는 기술로서 고온에서 견딜 수 있는 금속을 전도체로 사용해야 한다는 문제점을 지니고 있으며 또한 이러한 재료인 W, Mo은 높은 비저항과 산화성으로 인한 내부식성으로 인해 별도의 도금공정을 필요로 한다. 그러나 Au, Ag는 전도특성이 우수하면서도 대기 중에서 소성이 가능하고 도금이 필요하지 않다. 바로 이러한 장점을 활용한 것이 LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) 기술이다. 그러나 기존의 LTCC기술은 동종의 유전체를 이용하여 모듈설계시 각각의 소자의 특성을 최대화하는데 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기위하여 제안된 것이 이종적층이며 이를 이용하여 이종적층 LC필터를 제작하였다. 필터를 설계하기전에 인덕터와 캐패시터를 유전률이 20인 세라믹 물질과 유전률이 8.5인 세라믹물질에 각각 설계하여 그 특성을 예측하고 분석하였다. 인덕터의 경우 가장 기본적인 형태인 스트립형태의 인덕터를 설계하여 그 특성을 알아보았다. 유전율이 8.5인 경우가 20인 경우보다 Q값이 높고 인덕턴스값은 3GHz 이하에서는 8.5인 경우 그 이상에서는 20인 경우에 더 높은 값을 갖고 있으나 0.1~0.2nH 내외로 큰 변화를 보이지 않고 있으며 자기공진주파수는 20인 경우에는 약 10GHz, 8.5인 경우에는 약 15GHz로써 저유전율의 경우에 기생 캐패시턴스의 영향을 적게 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한 캐패시터는 MIM형태로 설계하여 그 특성을 알아보았다. 동일한 캐패시턴스값을 얻기위하여 고유전률의 물질에 설계하였을 때는 저유전률에 설계 하였을때에 비하여 약 43%정도의 크기 감소효과가 있는 반면에 캐패시터의 특성을 결정하는 또 다른 인자인 Q 값은 거의 비슷하다는 것을 알 수 있었다. 또한 자기공진주파수(SRF)의 경우에는 500MHz정도의 차이로 큰 영향이 없음을 알 수 있다. 이러한 이종적층기술을 이용하여 저유전율에는 인덕터를 고유전율에는 캐패시터를 설계하여 성능향상과 크기감소의 효과를 최대한으로 하였다. 필터는 초소형의 크기로 전체 크기가 2.0mm 1.2mm 0.8mm로 설계되었고 전극이 인쇄된 층수는 총 4층으로 하여 전체 회로를 간단히 만들었다. 필터의 특성을 결정짓는 중요한 특성인 감쇄극을 coupled line 형태로 구성된 인덕터 부분을 even-odd 모드로 해석하여 커플링 캐패시터값의 변화에 따른 감쇄극의 위치변화를 알아보았으며 이를 실제 회로 설계시 이용하여 커플링 캐패시터를 구성하는 전극의 사이즈 변화에 따른 전체 필터의 특성변화를 알아보았으며 감쇄극의 위치에 따라 필터의 감쇄특성과 삽입손실의 변화를 보인다는 것을 알았다. 측정결과 각각 2.45GHz와 2.75GHz에서 삽입손실은 -4.5dB, -4.1dB로 최고치를 가지며 반사손실은 -8.5dB, -8.7dB를 보였다. 리플이 다소 심하여 공진기 사이가 벌어지는 현상을 보이는데 이것은 두개의 공진기 사이의 커플링이 제대로 일어나지 않고 각 공진기의 캐패시터에서 그린시트의 압축에 문제를 보여 서로 다른 공진주파수를 가져 벌어지는 현상으로 인덕터 부분으로 구성된 coupled 라인사이의 거리를 조절하고 그린시트의 압축율을 일정하게 유지하여 각 공진기의 Cr값을 일정하게 하여 각각의 공진기의 공진주파수를 맞춤으로써 특성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제시한 이종적층 LTCC기술은 공정 시 수축률의 오차가 크다는 단점이 있으며 전극의 휨 현상도 관찰되고 있다. 그러나 이러한 공정의 단점을 극복한다면 앞으로 ASM, FEM, PAM 등의 모듈제품계발의 중요한 기초자료가 될 것이며 더 나아가 SOC, SOP의 연구 계발에 있어서도 소형화와 성능향상을 이룰 수 있을 것 이다
본 논문에서는 WLAN 2.4GHz 대역에서 2012사이즈의 필터를 이종적층 LTCC기술을 이용하여 설계 연구하였다. 최근 통신시장은 다중대역 멀티미디어 기능의 요구로 부품의 수가 증가하고 있어서 소형화 집적화 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 요구에 부흥하는 하나의 기술로 LTCC기술이 제안되고 있으며 이를 이용한 모듈개발이 이루어 지고 있다. 기존에 사용되던 HTCC(High Temperature Cofired Ceramic) 기술은 96 %의 알루미나 세라믹을 1500 ℃정도의 고온에서 동시 소성을 하는 기술로서 고온에서 견딜 수 있는 금속을 전도체로 사용해야 한다는 문제점을 지니고 있으며 또한 이러한 재료인 W, Mo은 높은 비저항과 산화성으로 인한 내부식성으로 인해 별도의 도금공정을 필요로 한다. 그러나 Au, Ag는 전도특성이 우수하면서도 대기 중에서 소성이 가능하고 도금이 필요하지 않다. 바로 이러한 장점을 활용한 것이 LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) 기술이다. 그러나 기존의 LTCC기술은 동종의 유전체를 이용하여 모듈설계시 각각의 소자의 특성을 최대화하는데 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기위하여 제안된 것이 이종적층이며 이를 이용하여 이종적층 LC필터를 제작하였다. 필터를 설계하기전에 인덕터와 캐패시터를 유전률이 20인 세라믹 물질과 유전률이 8.5인 세라믹물질에 각각 설계하여 그 특성을 예측하고 분석하였다. 인덕터의 경우 가장 기본적인 형태인 스트립형태의 인덕터를 설계하여 그 특성을 알아보았다. 유전율이 8.5인 경우가 20인 경우보다 Q값이 높고 인덕턴스값은 3GHz 이하에서는 8.5인 경우 그 이상에서는 20인 경우에 더 높은 값을 갖고 있으나 0.1~0.2nH 내외로 큰 변화를 보이지 않고 있으며 자기공진주파수는 20인 경우에는 약 10GHz, 8.5인 경우에는 약 15GHz로써 저유전율의 경우에 기생 캐패시턴스의 영향을 적게 받는다는 것을 알 수 있었다. 또한 캐패시터는 MIM형태로 설계하여 그 특성을 알아보았다. 동일한 캐패시턴스값을 얻기위하여 고유전률의 물질에 설계하였을 때는 저유전률에 설계 하였을때에 비하여 약 43%정도의 크기 감소효과가 있는 반면에 캐패시터의 특성을 결정하는 또 다른 인자인 Q 값은 거의 비슷하다는 것을 알 수 있었다. 또한 자기공진주파수(SRF)의 경우에는 500MHz정도의 차이로 큰 영향이 없음을 알 수 있다. 이러한 이종적층기술을 이용하여 저유전율에는 인덕터를 고유전율에는 캐패시터를 설계하여 성능향상과 크기감소의 효과를 최대한으로 하였다. 필터는 초소형의 크기로 전체 크기가 2.0mm 1.2mm 0.8mm로 설계되었고 전극이 인쇄된 층수는 총 4층으로 하여 전체 회로를 간단히 만들었다. 필터의 특성을 결정짓는 중요한 특성인 감쇄극을 coupled line 형태로 구성된 인덕터 부분을 even-odd 모드로 해석하여 커플링 캐패시터값의 변화에 따른 감쇄극의 위치변화를 알아보았으며 이를 실제 회로 설계시 이용하여 커플링 캐패시터를 구성하는 전극의 사이즈 변화에 따른 전체 필터의 특성변화를 알아보았으며 감쇄극의 위치에 따라 필터의 감쇄특성과 삽입손실의 변화를 보인다는 것을 알았다. 측정결과 각각 2.45GHz와 2.75GHz에서 삽입손실은 -4.5dB, -4.1dB로 최고치를 가지며 반사손실은 -8.5dB, -8.7dB를 보였다. 리플이 다소 심하여 공진기 사이가 벌어지는 현상을 보이는데 이것은 두개의 공진기 사이의 커플링이 제대로 일어나지 않고 각 공진기의 캐패시터에서 그린시트의 압축에 문제를 보여 서로 다른 공진주파수를 가져 벌어지는 현상으로 인덕터 부분으로 구성된 coupled 라인사이의 거리를 조절하고 그린시트의 압축율을 일정하게 유지하여 각 공진기의 Cr값을 일정하게 하여 각각의 공진기의 공진주파수를 맞춤으로써 특성을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서 제시한 이종적층 LTCC기술은 공정 시 수축률의 오차가 크다는 단점이 있으며 전극의 휨 현상도 관찰되고 있다. 그러나 이러한 공정의 단점을 극복한다면 앞으로 ASM, FEM, PAM 등의 모듈제품계발의 중요한 기초자료가 될 것이며 더 나아가 SOC, SOP의 연구 계발에 있어서도 소형화와 성능향상을 이룰 수 있을 것 이다
In this thesis, a 2012 sized filter for 2.4 GHz WLAN transceiver front-end is newly proposed using the LTCC technology. The proposed filter has been implemented in two different ceramic substrates. In accordance with the growth of wireless communications these days, the researches have been developi...
In this thesis, a 2012 sized filter for 2.4 GHz WLAN transceiver front-end is newly proposed using the LTCC technology. The proposed filter has been implemented in two different ceramic substrates. In accordance with the growth of wireless communications these days, the researches have been developing small size and low cost RF component to substitute heavy wireless communication components. The one of the technologies is LTCC for those components. But, each component in module couldn’t have a good performance since LTCC technology has been using same ceramic substrate for module. For those problems, the LTCC technology, implemented two different ceramic substrates, named dissimilar, is proposed to design LC chip filter. To prove the validity of the dissimilar multi-layer co-firing, inductor and capacitor modeling are performed and compared. As the result of the modeling, it is found that inductive element shows higher Q-factor and SRF(self resonant frequency) in low permittivity dielectric, and the location should be at the middle of the substrate, where the distances to the upper and lower ground shield are equal, to minimize the parasitic capacitance. Capacitive element is fabricated by locating 0.8 mm*0.8 mm electrode in the high permittivity material, and shows 43 % size reduction compared with the element in the low permittivity material for the same capacitance. Based on the passive modeling, 2-stage bandpass filter is designed for 2.4 GHz WLAN band. J-inverter design scheme is chosen to make the most of the advantage of the dissimilar multi-layer co-firing. Inductive and capacitive elements located in the different layers are connected by printing the side walls with metal instead of using conventional via to minimize conductor loss. The bandpass filter size is 2.0 mm 1.2 mm 0.8 mm, and it is composed of four 25-micrometer layers. Positioning of attenuation pole frequency, importance parameter for a performance of filter, is discussed using even-odd mode analysis by tuned capacitance of coupling capacitor and those results is implemented to LTCC filter circuit. Measured filter performances show that the insertion losses are -4.5 dB, -4.1 dB at 2.45 GHz, 2.75 GHz and the return losses are -8.5 dB, 8.7 dB at that frequencies. Because of large coupling capacitance, two resonance frequencies of resonators weren’t combined. Adjustment in the coupling capacitance is required to combine those poles The proposed dissimilar LTCC technology has disadvantage of the high error ratio in shrinkage, wrapping and cracking on fabricating. But, if those manufacturing problems are improved, this research can be a good reference for development of ASM, FEM, and PAM technology. Furthermore, it will enable to develop SOC and SOP with good performance and small size
In this thesis, a 2012 sized filter for 2.4 GHz WLAN transceiver front-end is newly proposed using the LTCC technology. The proposed filter has been implemented in two different ceramic substrates. In accordance with the growth of wireless communications these days, the researches have been developing small size and low cost RF component to substitute heavy wireless communication components. The one of the technologies is LTCC for those components. But, each component in module couldn’t have a good performance since LTCC technology has been using same ceramic substrate for module. For those problems, the LTCC technology, implemented two different ceramic substrates, named dissimilar, is proposed to design LC chip filter. To prove the validity of the dissimilar multi-layer co-firing, inductor and capacitor modeling are performed and compared. As the result of the modeling, it is found that inductive element shows higher Q-factor and SRF(self resonant frequency) in low permittivity dielectric, and the location should be at the middle of the substrate, where the distances to the upper and lower ground shield are equal, to minimize the parasitic capacitance. Capacitive element is fabricated by locating 0.8 mm*0.8 mm electrode in the high permittivity material, and shows 43 % size reduction compared with the element in the low permittivity material for the same capacitance. Based on the passive modeling, 2-stage bandpass filter is designed for 2.4 GHz WLAN band. J-inverter design scheme is chosen to make the most of the advantage of the dissimilar multi-layer co-firing. Inductive and capacitive elements located in the different layers are connected by printing the side walls with metal instead of using conventional via to minimize conductor loss. The bandpass filter size is 2.0 mm 1.2 mm 0.8 mm, and it is composed of four 25-micrometer layers. Positioning of attenuation pole frequency, importance parameter for a performance of filter, is discussed using even-odd mode analysis by tuned capacitance of coupling capacitor and those results is implemented to LTCC filter circuit. Measured filter performances show that the insertion losses are -4.5 dB, -4.1 dB at 2.45 GHz, 2.75 GHz and the return losses are -8.5 dB, 8.7 dB at that frequencies. Because of large coupling capacitance, two resonance frequencies of resonators weren’t combined. Adjustment in the coupling capacitance is required to combine those poles The proposed dissimilar LTCC technology has disadvantage of the high error ratio in shrinkage, wrapping and cracking on fabricating. But, if those manufacturing problems are improved, this research can be a good reference for development of ASM, FEM, and PAM technology. Furthermore, it will enable to develop SOC and SOP with good performance and small size
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.