The rapid developments of wireless communication technology give an interest to package one chip. At first, their interests only integrate active devices on the focusing, but nowadays many engineers try to integrate whole circuit system. To meet integrate active and passive devices, Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC) is considered candidate of one step packaging.
These passive devices made by LTCC process have high electrical performance due to each layer patterning. Also we can make devices by stacking vertically in a small area at once and easily.
In this thesis, I would like to know the characteristics of passive devices by using LTCC method to realize WCDMA and WLAN module as a first step. To perform this realization, I made equivalent circuit first and I compared parasitic components to previously proposed data. In this comparison, I know my equivalent modeling is reasonable. From these results, I realized inductors and capacitors in Momentum simulator and CAD.
The difficulties of passive device realization are high Q devices and high Self-resonant Frequency (SRF). This means that devices, which have low Q values and SRF, are not properly operated at high frequency such as 5GHz. To make good devices that's the best way to use low dielectric constant material, but I made sample by using dielectric constant is 38. This material may not satisfy our expectations, but to develop into many ways I boldly choose this sheet from other university. Also, we developed proper silver paste by mixing palladium.
In this work, through the LTCC process, I get the passive device's modeling technology. Further more, I expect this research to be a basic in performing System on Chip (SoC).
무선통신 기술의 급격한 발전으로 최근에는 시스템 전체를 하나의 칩 위에 구현하는 방법이 연구중이다. 초기의 System-on-Chip은 단순히 능동소자만을 집적화하는 데에 초점이 되어 있었으나, 최근에는 수동 소자와 같이 Packaging하는 데에 관심이 모아지고 있다. 이처럼 System-on-Packaging에 대응할 수 있는 수동 소자를 제작할 수 있는 방법으로 저온 동시 소성 세라믹 방법(Low Temperature Cofired Ceramic, LTCC)이 활발히 연구 중에 있다.
저온 동시 소성 세라믹 방법으로 제작된 수동 소자는 각각의 층마다 소자를 구현하므로 뛰어나 전기적 특성을 나타내며, 필요에 의하여 층을 조절하여 많은 수동 소자들을 수직적으로 구현할 수 있으며, 공정이 간단하다는 장점을 갖고 있다.
본 논문에서는 WCDMA 및 WLAN 모듈 구현을 위한 첫번째 단계로서, 각각의 수동 소자의 특성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 Inductor의 등가회로를 구현하였고, 이 때의 기생 저항과 기생 Capacitance값을 도출해 내어 지금까지 알려진 방법에 의한 값들과 비교하였다. 본 논문에서 제안한 방법이 다른 방법과 큰 차이가 없음을 알고, 이를 바탕으로 수동 소자들을 시뮬레이션과 CAD를 이용하여 구현하였다.
수동 소자를 구현함에 있어서 어려운 점이 높은 Q값을 구현해 내는 것과 Self-resonant frequency(SRF)가 높은 소자를 구현해 내는 것이다. 이를 구현하기 위하여 낮은 유전율을 갖는 Sheet을 이용하는 것이 바람직하나, 앞으로의 연구 가능성을 위하여 Sheet을 구입하지 않고 유전율이 38인 $BiNbO_4$를 이용하여 만든 Sheet을 이용하였으며, 본 공정의 단점 중의 하나인 Sheet의 수축율과 맞는 전도체를 만들어 수동 소자를 구현하였다. 분석결과 SRF는 낮으나 높은 Q값을 갖는 Inductor를 만들 수 있었다.
본 논문에서 LTCC방법으로 수동 소자를 구현함으로써, 수동 소자 모델링 기술과 향후의 구현 기술을 가지게 되었으며, 이 연구가 향후 SoC 및 SoP 구현 시에 능동 소자와 함께 수동 소자를 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
