[논문]인덕터 크기에 따른 솔레노이드 형 RF 칩 인덕터 특성 변화

윤의중; 김재욱

인덕터 크기에 따른 솔레노이드 형 RF 칩 인덕터 특성 변화
Variation of Characteristics of Solenoid-Type RF Chip Inductors on Inductor Size 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.55 no.7, 2006년, pp.339 - 343

윤의중 (호서대학교 정보제어공학과) , 김재욱 (남서울대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the variations of the important characteristics of solenoid-type RF chip inductors utilizing a low-loss A1203 core material on inductor dimensions were investigated systematically. Four dimensions of the chip inductors fabricated in this work were $1.0\times0.5\times0.5mm^3,\;1.5\times1.0\times0.7mm^3,\;2.1\times1.5\times1.0mm^3,\;and\;2.4\times2.0\times1.4mm^3$ and copper (Cu) wire with $40{\mu}m$ diameter was used as the coils. High frequency characteristics of the inductance, quality factor, and impedance of developed inductors as a function of inductor dimensions were measured using an RF Impedance/Material Analyzer (HP4291B with HP16193A test fixture). It was observed that the developed inductors with the number of turns of 6 have the inductance (L) of 12 to 82 nH and exhibit the self-resonant frequency (SRE) of 3.6 to 1.2 GHz. The SRF of inductors decreases with increasing the inductor size while the L increases with the inductor size. The smallest inductors of $1.0\times0.5\times0.5mm^3$ exhibited the L of 12 nH, SRF of 3.6 GHz, and the quality factor of 67 near the frequency of 1.1 GHz. The calculated data predicted the high-frequency data of the L, and Q of the developed inductors well.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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제안 방법

7.48의 낮은 유전율 상수와 1 GHz에서 약 4.89x10-5의 낮은 loss tarmgent를 갖는 AI2O₃ 코아 재료를 이용한 솔레노이드 형태의 여러 크기의 RF 칩 인덕터를 비교 분석하였다.
기존에 많이 사용되어진 자성페라이 트 코아 재료는 투자율이 300 MHz 이상에서 급속히 감소하는 문제점을 지니고 있다 [8]. 또한 최근 고주파 영역인 GHz 영역에서의 코아 재료로써 주목을 받고 있는 Y-hexagonal ferrite[9]가 있으나 소결과정중 이상이 생기기 쉽고 Curie 온도가 1100로 낮은 단점이 있으므로 본 논문에서는 제조공정이 간단하고 용이한 AI2O₃를 코아물질로 사용하여 Y- hexagonal ferrite에 버금가는 특성울 가진인덕터 제작에 주력하였다.
인덕터의 인덕턴스, 품질계수, 임피던스크기와 위상에 대한 주파수 특성과 각인덕터들의 둥가회로 파라미터는 RF Impedance/Material Analyzer (HP16193A test fixture 가 장 착된 HP4291B) 로 측정하였고, 자기공진 주파수 (SRF) 는 Network Analyzer (HP8719D)로 측정하였다. 또한 코아물 질의 loss tarmgent와 상대 투자율은 각각 HP16453A와 HP- 16454A test fixture를 HP4291B에 장착하여 측정하였다.
또한, 인덕터의 크기 변화에 따른 인덕터의 주요 특성 변화를 체계적으로 발표한 논문을 찾아보기 어려워본 논문에서는 저손실 A12O₃ 코아물질을 이용하여 솔레노이드 형태롤 갖는 여러 가지 크기의 RF 칩 인덕터를 제작하였고 그들의 RF 성능을 체계적으로 비교 분석하였다.
89x10*의 낮은 loss tangent를 가지며 9001 이하에서 소결된 AI2O₃ 물질을 사용하였다. 분말 형태의 유전체 물질을 유기용매, 결합제(PVB, poly-vinyl butyral), plasticizer (DOP, dioctyl phthalate), 미량의 다른 화합물 등과 혼합하여 AI2O₃ paste 를 제조하였으며, 두께를 0.5~ 1.4 nun로 변화시켰다.
외부 전류원은 코일의 양단을 코아 하층부의 양끝 단자에 본딩한 후 인가 하였다. 양끝 단자는 P 7.2 wt%, Ni 32.6 wt%, W 60.2 wt%로 이루어진 박막층을 seed 층으로 사용하여 그 위에도금처리 방식으로 Au 막(두께=200 ㎛)을 적층시켰다.
인덕터의 인덕턴스, 품질계수, 임피던스크기와 위상에 대한 주파수 특성과 각인덕터들의 둥가회로 파라미터는 RF Impedance/Material Analyzer (HP16193A test fixture 가 장 착된 HP4291B) 로 측정하였고, 자기공진 주파수 (SRF) 는 Network Analyzer (HP8719D)로 측정하였다. 또한 코아물 질의 loss tarmgent와 상대 투자율은 각각 HP16453A와 HP- 16454A test fixture를 HP4291B에 장착하여 측정하였다.

대상 데이터

(1) 제안된 인덕터의 크기는 각각 L0x0.5x.05 mm2 1.5X1.0 x0.7 mm2 2.1x1.5x1.0 mm2 2.4x2.0xl.4 mm2이며, 코일로 사용된 Cu의 직경은 약 40 ㎛였다. (2) 권선수를 6회로 하였을 때 12-82 nH 범위의 인덕턴스를 갖고, 3.
본 논문의 인덕터의 코아 재료는 기존의 ferrite가 아닌 1 GHz에서 7.48의 낮은 유전율 상수와 4.89x10*의 낮은 loss tangent를 가지며 9001 이하에서 소결된 AI2O₃ 물질을 사용하였다. 분말 형태의 유전체 물질을 유기용매, 결합제(PVB, poly-vinyl butyral), plasticizer (DOP, dioctyl phthalate), 미량의 다른 화합물 등과 혼합하여 AI2O₃ paste 를 제조하였으며, 두께를 0.
본 연구에서 제작된 권선수가 6인인 덕터들의 인덕턴스와 SRFfe Network Analyzer (HP8719D)로 측정하였고 표 1에 요약되어져 있다.
코일은 chip 인덕터의 skin-effect의 원인이 되는 metal loss를 줄이기 위해 전도성이 우수한 약 40 ㎛의 직경인 Cu 를 사용하였다. 외부 전류원은 코일의 양단을 코아 하층부의 양끝 단자에 본딩한 후 인가 하였다.
크기가 각각 1x0.5><0.5 x 1.5x1.0x07 mm2 2.1xi.5xi.o M, 2.4x2.0xl.4 mm2인 4가지 형태의 인덕터를 제작하였고 권선수(N)은 1~6이었다. 그림 1은 본 논문에서 제작된 초소형(L0x(X5x0.

성능/효과

4 mm2이며, 코일로 사용된 Cu의 직경은 약 40 ㎛였다. (2) 권선수를 6회로 하였을 때 12-82 nH 범위의 인덕턴스를 갖고, 3.6~ 1.2 GHz의 SRF를 가지며 최대 60~70의 Q값이 400 MHz-1.1 GHz의 주파수 범위에서 얻어졌다. (3)인덕터 크기가 감소함에 따라 인덕턴스는 감소하고 SRF는 증가하였다.
1 GHz의 주파수 범위에서 얻어졌다. (3)인덕터 크기가 감소함에 따라 인덕턴스는 감소하고 SRF는 증가하였다. (4) 1.
(3)인덕터 크기가 감소함에 따라 인덕턴스는 감소하고 SRF는 증가하였다. (4) 1.0x0.5x0.5 ntf 크기의 가장 작은 인덕터는 L=12 nH, SRF=3.6 GHz, Q=67 (주파수=1.1 GHz 일 때)의 특성을 나타낸다. (5)인덕터에 대한 R, L, C의 고주파 특성으로부터 추론된 SRF는 Network Analyzer로 측정된 값과 잘 일치하였다.
1 GHz 일 때)의 특성을 나타낸다. (5)인덕터에 대한 R, L, C의 고주파 특성으로부터 추론된 SRF는 Network Analyzer로 측정된 값과 잘 일치하였다.
각인덕터들의 커패시턴스가 SRF 부근에서 음의 값으로부터 양의 값으로 전위됨을 알 수 있다. 또한 인덕터의 크기가 클수록 더 낮은 SRF에서 커패시턴스가 양의 값으로 전위되어 inductive 상태에서 capacitive 상태로 변한다는 것을 나타내며, 이는 인덕터의 크기가 클수록 더 낮은 주파수에서 분산커패시턴스 효과가 나타남을 알려 준다.

참고문헌 (15)

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윤의중，정영창，'극소형 솔레노이드 RF 칩 인덕터의 설계 및 제작에 대한 연구' 전기학회논문지，52C권 11호，pp. 501-507，11월，2003

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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