초록 ▼

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
무선통신 시스템에 사용되는 스위치들의 종류는 매우 다양하며, 현재까지 RF MEMS Switch의 전력한계로 인하여 능동소자로 제작된 스위치를 주로 사용하였다. 하지만 아래의 표1에서 보여주는 스위치 성능 비교표와 같이 RF MEMS Switch의 경우 삽입손실과 선형성 등의 성능이 기존의 능동소자 스위치와 비교하여 매우 우수한 특성을 가지고 있다. 삽입손실은 무선통신 시스템 운용 시 효율과 매우 밀접한 연관성을 가지고 있다. 특히 군수용 위상배열 레이더 시스템의 경우 레이더 한 대당 수천 개의

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
무선통신 시스템에 사용되는 스위치들의 종류는 매우 다양하며, 현재까지 RF MEMS Switch의 전력한계로 인하여 능동소자로 제작된 스위치를 주로 사용하였다. 하지만 아래의 표1에서 보여주는 스위치 성능 비교표와 같이 RF MEMS Switch의 경우 삽입손실과 선형성 등의 성능이 기존의 능동소자 스위치와 비교하여 매우 우수한 특성을 가지고 있다. 삽입손실은 무선통신 시스템 운용 시 효율과 매우 밀접한 연관성을 가지고 있다. 특히 군수용 위상배열 레이더 시스템의 경우 레이더 한 대당 수천 개의 스위치가 사용되는 것을 고려한다면, 일반 능동 스위치와 RF MEMS Switch가 적용된 시스템 비교 시 삽입손실의 차이로 인한 전체적인 송신 전력의 효율차이는 매우 크다고 할 수 있다.

Ⅲ. 연구개발의 내용
본과제의 최종개발목표는 10 W급 SPDT RF MEMS Switch 설계 및 공정 기술 개발과 WSP(wafer scaled package) 제작을 위한 공정기술 확보를 목표로 개발로 하고 있다. 이에따라서 년차별 개발 목표가 정해져 있으며 이 개발 목표를 통하여 10 W RF MEMS Switch를 개발하고자 한다.
1. 최종 개발목표

Ⅳ. 연구개발결과

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
1. 군수분야
군수분야 레이더 시스템의 경우 S-대역에서 X, Ku-대역과 같이 주파수 범위 확대와 사이즈 축소에 대한 요구가 점차 늘어나고 있으며, 높은 주파수 대역에서 가지는 우수한 RF 성능과 MEMS 공정을 이용한 작은 사이즈에 대한 장점으로 인해 RF MEMS Switch의 필요성과 수요가 늘어날 것으로 예상된다. 본 과제를 통해 개발된 RF MEMS Switch의 국방 적용 가능성 검증을 위해 X-대역 TRM의 circulator를 RF MEMS Switch로 대체하여 적용 가능성을 검증하였으며, 기존 circulator 대비 사이즈에서 큰 장점을 가지는 RF MEMS Switch를 이용하여 향후 TRM의 소형화를 위한 tile type TRM 등에 활용 가능할 것으로 판단된다.
전 세계적인 레이더 개발추세는 초고주파용 부품을 적용한 능동위상배열 방식이며, 최신의 초고주파 부품기술의 발전방향은 고출력/고효율/안정성/소형/경량/저비용/고신뢰성을 요구하고 있다. 그림 3과 같이 RF MEMS Switch를 이용한 반도체 송수신모듈은 이러한 발전추세에 적합하며, RF MEMS Switch는 향후 다양한 능동위상배열 레이더의 핵심부품으로 거의 전량수입에 의존하는 마이크로파대역 circulator를 대치하고, 광대역 소자로 사용할 수 있을 것으로 예상된다.

2. 민수분야
민수분야의 경우 반도체 제조사들의 고집적화를 요구하는 추세에 맞추어 한 번에 많은 수량의 반도체 테스트를 위한 자동 검사장비인 ATE(Automatic Test Equipment)에 적용 가능할 것으로 예상된다. 최근 ATE 테스트 보드의 사이즈를 줄이기 위해 작은 크기와 낮은 전력소모를 가진 고성능 스위치에 대한 니즈가 증가하고 있으며, 그림 4와 같이 ATE HIGHFIX 내부에 사용되는 PhotoMOS를 MEMS Switch로 대체하여 적용이 가능할 것으로 예상된다. Term signal용 스위치는 장비 1대당 약 5,000개 정도의 스위치를 필요로 하며, Power 분배용 스위치의 경우 약 500여개의 스위치를 필요로 하고 있다. 또한 Test Head쪽 signal 제어용으로 많은 수량의 스위치가 필요하기 때문에 향후 RF MEMS Switch의 주요한 시장이 될 것으로 예상된다.

Abstract ▼

Ⅱ. Objectives and necessity of the Project
RF MEMS switches offer several advantages that make them an attractive alternative to conventional devices like mechanical relays and solid-state devices (PIN or FET switches): low insertion loss, high isolation, low power consumption, extreme linearity

Ⅱ. Objectives and necessity of the Project
RF MEMS switches offer several advantages that make them an attractive alternative to conventional devices like mechanical relays and solid-state devices (PIN or FET switches): low insertion loss, high isolation, low power consumption, extreme linearity and the ability to be integrated with other electronics. The parameters taken for the comparison are power consumption, losses, isolation, linearity, speed, and power handling. The comparison survey of the properties is listed out in Table 1

Insertion loss is close relation in power efficiency of cordless communication system. In particular, several thousands switches per one radar are used to phased array radar system for military equipment. If RF MEMS Switch applies to phased array radar system, efficiency of transmitter power output is expected that improve due to low insertion loss and near-zero power consumption.

Ⅲ. Technical performance objectives
This project development objective is 10 W grade SPDT RF MEMS Switch design and process development. In addition, target of this project is process technology development for wafer scaled package manufacture. Finally, development objective is the same as table 2.

Ⅳ. Research development result
Satisfied all target performance through 3 years' development. Performance testing on RF MEMS switches demonstrates proven reliability to greater than 1 billion switching cycles. Development result is the same as table 3.

Ⅴ. Application plan
This device is ideally suited for use in many applications, such as RF and microwave multi-throw switching, radar beam steering antennas, phase shifters, RF test instrumentation, ATE, telecommunications, and broadband wireless access.

1. Defense field
Replaces X-band TRM's circulator with RF MEMS Switch for national defense application possibility verification and did operation test. RF MEMS Switch has advantage in size than circulator, and when applies to TRM hereafter, miniaturization is expected that is possible.

2. Civilian industry field
In the case of civilian industry, it is expected to be applicable to ATEs(Automatic Test Equipment) for semiconductor test of a lot of quantity at a time. Recently, newest ATE need small switch(low consumption power) to reduce test board's size and electric power wastage.
Application is expected that is possible replacing PhotoMOS that use on ATE HIGHFIX inside with MEMS Switch(Fig. 4).

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENT ... 13
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 서론 ... 15
• 1절 연구개발 목적 ... 15
• 2절 연구개발 필요성 ... 17
• 3절 연구개발 범위 ... 23
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 1절. 국·내외 관련분야에 대한 기술개발현황 ... 24
• 2절. 국내·기술 동향 ... 25
• 3절 국외·기술 동향 및 수준 ... 28
• 4절. 연구결과가 국•내외 차지하는 위치 ... 33
• 제 3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 34
• 1절 연구개발 수행 내용 ... 34
• 2절 구조설계 및 마스크 제작 ... 36
• 3절. 소자 단위 공정 개발 ... 72
• 4절. RF MEMS Switch 공정 개발 ... 121
• 5절. RF MEMS Switch 측정 ... 154
• 제 4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여 ... 171
• 1절. 개발 완료된 RF MEMS Switch 이미지 ... 171
• 2절. 연구개발목표 달성도 ... 171
• 3절 대외 기여도 ... 172
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 191
• 1절. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 191
• 제 6장 참조문헌 ... 193
• 끝페이지 ... 195