크기에 따른 솔레노이드 형태 RF 칩 인덕터의 주파수 특성 연구

A Study for Frequency Characteristics of Solenoid-Type RF Chip Inductors

본 논문에서는 저손실 ${Al_2}{O_3}$ 코아 물질을 이용한 초소형 고성능 솔레노이드 형태 RF 칩 인덕터에 대하여 연구하였다. 본 논문에서 제작된 칩 인덕터의 크기는 $0.86{\times}0.46{\times}0.45m^3$, $1.5{\times}1.0{\times}0.7m^3$, $2.1{\times}1.5{\times}1.0m^3$와 $2.4{\times}2.0{\times}1.4m^3$으로 하였고, 코일은 $27{\sim}40{\mu}m$의 구리선을 사용하였다. 개발된 인덕터의 인덕턴스, 품질계수, 임피던스의 고주파수 특성은 HP16193A test fixture가 장착된 RF Impedance/Material Analyzer(HP4291B)를 이용하여 측정되었다. 7회 권선된 인덕터들은 13${\sim}$100nH의 인덕턴스와 6.4${\sim}$1.1GHz의 자기공진주파수를 가진다. 인덕터들의 자기공진주파수는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소하고, 인덕터들의 직접쓰기는 300MHz${\sim}$1.3GHz의 주파수 범위에서 50${\sim}$80을 가진다. 본 연구에서는 높은 인덕턴스와 높은 직접쓰기를 갖는 초소형 솔레노이드 형태 RF 칩 인덕터가 성공적으로 제작되었다.

In this work, small-size, high-performance solenoid-type RF chip inductors utilizing a low-loss ${Al_2}{O_3}$ core material were investigated. The size of the chip inductors fabricated in this work were $0.86{\times}0.46{\times}0.45m^3$, $1.5{\times}1.0{\times}0.7m^3$, $2.1{\times}1.5{\times}1.0m^3$, and $2.4{\times}2.0{\times}1.4m^3$ and copper (Cu) wire with $27{\sim}40{\mu}m$ diameter was used as the coils. High frequency characteristics of the inductance, quality factor, and impedance of developed inductors 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 7 have the inductance of 13 to 100nH and exhibit the self-resonant frequency (SRF) of 6.4 to 1.1GHz. The SRF of inductors decreases with increasing the inductance and the inductors have the quality factor of 50 to 80 in the frequency range of 300MHz to 1.3GHz. In this study, small-size solenoid-type RF chip inductors with high inductance and high quality factor were fabricated successfully.