MCM-C(Multi-Chip-Module)용 내장형 캐패시터의 구조적 특성에 관한 연구

유찬세,이우성,조현민,임욱,곽승범,강남기,박종철,Yoo, C. S.,Lee, W. S.,Cho, H. M.,Lim, W.,Kwak, S. B.,Kang, N. K.,Park, J. C. 한국마이크로전자및패키징학회 1999 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.6 No.4

본 연구에서는 기존의 구조와 대등한 용량을 가지면서도 module내부에서 capacitor가 차지하는 부피를 최소화하고, 특히 기생 직렬 인덕턴스 값을 최소화할 수 있는 구조를 고안하였다. 이 과정에서 위에서 언급한 via의 위치, 길이, 개수등에 의한 특성을 분석하고 이를 최적화 하였다. HP사의 HFSS를 통해 이 구조의 특성을 검증하고 등가 회로 분석을 통해 기생 직렬 인덕턴스 값을 계산하였다. 이를 화인하기 위해 LTCC재료를 이용하여 실제로 시작품을 제작하여 직접 측정하였다. 이러한 buried type의 수동소자를 가장 정확하게 측정할 수 있는 방법을 고안하였고, 이 과정에서 측정을 위한 via, strip line 의 특성들을 모두 수치화하여 내장되어 있는 capacitor 만의 특성을 얻어내었다. In this study, the characteristics of the structure of buried type capacitor for RF multi- chip-module are investigated. We developed many kinds of structures to minimize the space of capacitor in module and the value of parastic series inductance without any loss in capacitance, and in this procedure the effect of vias especially position, size, number length are analyzed and optimized. This characteristics of structures are checked through HFSS(high frequency structure simulator) of HP, and the value of parastic series inductance is calculated by equivalent circuit analysis. And ensuing the result of simulation, we made buried type capacitors using LTCC (low temperature cofired ceramic) material. In measurement of this sample, we found out the effective and precise method can be applied to buried type and characteristics of vias and striplines added for measuring are quantified.

Ring Resonator Method를 이용한 밀리미터파 대역에서의 Thin-Film Substrate 특성 추출

유찬세,맹지민,송생섭,이우성,이희석,서광석 대한전자공학회 2007 대한전자공학회 학술대회 Vol.2007 No.7

Nowadays, the research on the system integration using various technologies, like MCM-C, MCM-L and MCM-D. Especially MCM-D technology is suitable for mmwave application due to its high resolution of patterning and thermal property similar to that of semiconductor devices. In this work, the characteristics of MCM-D substrate using ring resonator otpu 110 ㎓ was investigated. The dielectric constant is 2.65 and dielectric loss is 0.009 at 90 ㎓. In the mean while, the losses due to the conductor, dielectric and radiation was investigaed, also.

저온 소성 카본 물질에서 Li의 삽입 및 탈삽입시 전극 계면 및 구조변화

유찬세,유시철,주경희,유광호,윤상영,손헌준 한국표면공학회 1998 한국표면공학회 학술발표회 초록집 Vol.1998 No.-

LTCC System 에서의 Stripline 구조 특성 연구

유찬세,이우성,강남기,박종철 한국마이크로전자및패키징학회 2002 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.9 No.3

LTCC를 이용하여 2차원, 3차원 회로를 구성하는 경우에 R, L, C의 수동소자 이외에 stripline이나 microstripline인 같은 전송선로들이 첨가되게 된다. 따라서 이러한 전송선로들에 대한 정확한 분석을 필요로 하게 된다. 전송선로의 특성에서 유전체의 유효 유전율과 유전체 손실값, 도체의 유효 전기전 도도와 같은 물성치와 도체 및 유전체 표면의 거칠기, 구조의 크기와 같은 기하학적인 특성들이 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 스트립라인 구조을 대상으로 위의 물성치와 구조에 관한 변수들을 정량화 함으로써 stripline구조를 분석하고 그 특성을 정량화하였다. In ceramic systems, many components including embedded passives and TRL(transmission line) are used for composition of 3-dimensional circuit. So the exact analysis on this components must be performed. As for the TRL's, material properties including electrical conductivity of metal, loss factor and effective dielectric constant of dielectric material and geometrical factors like roughness of surface, vias, dimension of stripline structure have a large effect on the charactersistics of transmission lines. In this research, effect of material and geometrical factors on the characteristics of stripline structure is analyzed and quantified by simulation and measurement.

LTCC기술을 이용한 VCO(Voltage Controlled Oscillator) 개발

유찬세,이영신,이우성,곽승범,강남기,박종철 한국마이크로전자및패키징학회 2001 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.8 No.1

VCO(Voltage Controlled Oscillator)는 통신용 단말기의 크기, 성능 및 전력 소비를 결정하는 중요한 부품중의 하나이다. 통신용 기기의 크기가 점점 작아지고 있는 추세이기 때문에 VCO도 특성의 저하없이 점점 소형화 되고 있다. VCO 모듈을 개발하기에 앞서 회로에 사용되는 수동소자(L,C,R)들에 대한 연구가 진행되었다. 이 과정에서 작은 면적을 차지하면서도 동일한 특성을 나타낼 수 있는 패턴을 고안하였고 이를 적용하였다. 자체 개발된 수동소자 library를 가지고 2차원 simulation을 시행하였고 이를 바탕으로 3차원 회로를 구성하였다. 3차원 회로 구성시 VCO 전체 특성에 크게 영향을 주는 소자들은 trimming이 가능하도록 surface 쪽으로 배치하였다. 공진기 부분에서는 저손실의 stripline 구조를 적용하여 높은 Q값을 얻을 수 있었다. 이러한 과정을 통해 2.3~2.36 GHz에서 동작하는 적층형 VCO를 개발하였다. VCO(Voltage Contolled Oscillator) is one of the main components governing the size, performance and power consumption of telecommunication devices. As the devices become much smaller, YCO need to hove much smaller size with better characteristics. Buried type passive components of L, C, R were developed previously and the structure of these components are good for minimizing the size of VCO. Our own library of passive components is used in simulation and measurement circuit designed by ourselve. In structure of multi-layered VCO, some components governing the characteristics of VCO are selected and placed on the top of oscilltor for the good tuning process. In resonator part, the stripline structure and low loss glass/ceramic material are used to get higher Q value. In our research, a VCO oscillates in the 2.3~2.36 GHz band is developed.

MCM-D 공정기술을 이용한 V-BAND FILTER 구현에 관한 연구

유찬세,송생섭,박종철,강남기,차종범,서광석,Yoo Chan-Sei,Song Sang-Sub,Part Jong-Chul,Kang Nam-Kee,Cha Jong-Bum,Seo Kwang-Seok 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.43 No.9

본 연구에서는 Si bump를 이용해 기판의 기계적, 열적 특성을 개선한 MCM-D 기판공정을 개발하였고, 이를 system-on-package(SOP)-D개념의 system 구현에 적용하고자 하였다. 이 과정에서 밀리미터파 대역에 적용될 수 있는 필터를 설계하고 구현하여 그 특성을 관찰하였다. 두 가지 형태의 필터를 구현하였는데 첫 번째는 공진기간의 커플링을 이용한 구조로서 2층의 금속층과 3층의 유전체(BCB)를 이용하였다. 구현된 필터 특성은 중심주파수 55 GHz에서의 삽입손실이 2.6 dB이고 군지연이 0.06 ns정도로 우수한 특성을 나타내었다. 또한 일반적으로 알려진coupled line 형태의 필터를 구현하였는데 삽입손실이 3 dB, 군지연이 0.1 ns정도의 특성을 나타내었다. 이렇게 내장형 필터를 포함한 MCM-D 기판은 MMIC를 flip-chip 방법으로 실장 할 수 있어서 집적화된 밀리미터파 대역 초소형 system 구현에 적용되어 우수한 특성을 나타낼 것으로 기대된다. Novel system-on-package (SOP) - D technology to improve the mechanical and thermal properties of a MCM-D substrate was suggested. Based on this investigation, the two types of band pass filters for the V-band application with unique structure were designed and implemented using 2-metals, 3-BCB layers. The first type using distributed resonator had the insertion loss below 2.6 dB at 55 GHz and group delay was below 0.06 ns. For the second type with edge coupled structure, the insertion loss and group delay were 3 dB and 0.1 ns, respectively. Suggested MCM-D substrate with band pass filter can be used to evaluate mm-Wave system including flip-chip bonded MMIC.

LTCC RF 소자 특성 추출에 관한 연구

유찬세 한국마이크로전자및패키징학회 2002 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.9 No.2

세라믹 VCO의 Block 특성 분석을 통한 주파수 튜닝

유찬세,이우성,Yoo Chan-Sei,Lee Woo-Sung 한국마이크로전자및패키징학회 2004 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.11 No.2

세라믹 모듈 내부에 내장되는 인덕터와 캐패시터와 같은 수동소자들은 주변 소자 및 패턴의 영향으로 모듈 내부에서는 변형된 특성을 갖게 된다. 이 때문에 수동소자들의 특성을 모듈내부에 내장된 상태로 추출하는 것이 가장 정확하다. 본 연구에서는 세라믹 VCO를 개발함에 있어서 전체 회로를 공진부와 발진부로 나누어서 각 block의 특성을 측정하였고 이를 통해 VCO의 고주파수 거동을 예측하여 개발에 활용할 수 있도록 하였다. Ceramic components and modules using LTCC passives are being performed and on the passives included in modules have been studied nowadays. However the characteristics changes of passives in ceramic module due to the coupling between patterns, so each block in module, must be analyzed in the state of module including coupling factors. In our research, characteristics of each block of VCO, resonator part, oscillator part, output part were measured and analyzed to allow the prediction of behavior of VCO.

Dual band Antenna Switch Module의 LTCC 공정변수에 따른 안정성 및 특성 개선에 관한 연구

이중근,유찬세,유명재,이우성,Lee Joong-Keun,Yoo Joshua,Yoo Myung-Jae,Lee Woo-Sung 한국마이크로전자및패키징학회 2005 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.12 No.2

본 논문은 LTCC 공정에 기반을 둔 GSM/DCS dual band 의 소형화된 antenna switch module을 공정변수 따른 특성의 왜곡을 안정화시키는 연구를 수행하였다. 특히 tape thickness의 변화에 따라 패턴간의 기생 커플링이 주된 변수로 작용한다. 두께 50um인 tape으로 제작된 시편의 사이즈는 $4.5{\times}3.2{\times}0.8 mm^3$이고 insertion loss는 Rx mode와 Tx mode 각각 ldB. 1.2dB 이하이다. 공정상에서 tape thickness의 변화에 따라 개발된 모듈의 특성 안정성을 검증하기 위해 각 블록-다이플렉서,필터, 바이어스 회로-을 probing method을 이용, 측정하였고, 각 블록간의 상호관계는 VSWR을 계산하여 비교하였다. 또한 회로적 관점에서 특성 개선을 위해 바이어스 회로부분의 집중소자형과 분포소자형을 구현하여 서로 비교 분석하였다. 이를 통해 각 블록의 측정과 계산된 VSWR의 데이터는 공정변수에 의해 변화된 전체 module의 특성과 안정성 거동을 파악하는데 좋은 정보를 준다. Tape thickness변화에도 불구하고 다이플렉스의 matching값은 연결되는 바이어스 회로와 LPF의 matching값과 상대 matching이 되면서, 낮은 VSWR을 유지하여 전체 insertion loss가 안정화되는 것을 확인하였다. 더불어 분포소자형 바이어스 회로보다는 집중소자형이 다른 회로블럭과의 관계에서 더 좋은 매칭을 이루어 loss개선에 일조하였다. Tape thickness가 6 um이상의 변화를 가져와도 집중소자형 바이어스 회로는 낮은 손실을 유지하여 더 넓은 안정 범위를 가져오기 때문에 양산에 적합한 구조가 될 수 있다 그리고, probing method에 의한 안정성 특성 추출은 세라믹에 임베디드된 수동회로들의 개발에 충분히 적용될 수 있다. A compact antenna switch module for GSM/DCS dual band applications based on multilayer low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate is presented. Its size is $4.5{\times}3.2{\times}0.8 mm^3$ and insertion loss is lower than 1.0 dB at Rx mode and 1.2 dB at Tx mode. To verify the stability of the developed module to the process window, each block that is diplexer, LPF's and bias circuit is measured by probing method in the variation with the thickness of ceramic layer and the correlation between each block is quantified by calculating the VSWR In the mean while, two types of bias circuits -lumped and distributed - are compared. The measurement of each block and the calculation of VSWR give good information on the behavior of full module. The reaction of diplexer to the thickness is similar to those of LPF's and bias circuit, which means good relative matching and low value of VSWR, so total insertion loss is maintained in quite wide range of the thickness of ceramic layer at both band. And lumped type bias circuit has smaller insertion itself and better correspondence with other circuit than distributed stripline structure. Evaluated ceramic module adopting lumped type bias circuit has low insertion loss and wider stability region of thickness over than 6um and this can be suitable for the mass production. Stability characterization by probing method can be applied widely to the development of ceramic modules with embedded passives in them.

LTCC 기술을 활용한 적층 VCO 모듈

이영신,유찬세,이우성,강남기 한국전자파학회 2001 전자파기술 Vol.12 No.3