사각 나선형 박막 인덕터의 GHz 대역 특성

Abstract

본 연구에서는 ㎓ 대역의 박막 인덕터 특성을 수치해석 하였다. 인덕터의 기본 구조는 390<TEX>$\mu\textrm{m}$</TEX><TEX>${\times}$</TEX>390<TEX>$\mu\textrm{m}$</TEX>, 5.5턴(turn), 선폭 10<TEX>$\mu\textrm{m}$</TEX>와 선간격 10<TEX>$\mu\textrm{m}$</TEX>의 사각 나선형이다. 주파수 특성은 10 ㎓까지 시뮬레이션 하였다. 기판은 Si, Sapphire, 유리와 GaAs를 모델로 하였고 도체는 Cu이다. 도체의 두께는 2<TEX>$\mu\textrm{m}$</TEX>로 고정하였다. 입력과 출력단자의 위치가 서로 반대가 되도록 하기 위하여 턴수는 n.5로 하였다. 기본 구조 인덕터는 초기 인덕턴스 13.0 nH,최대 인덕턴스 60.0 nH 그리고 공진주파수는 4.25 ㎓이었다. 기판의 유전상수가 증가하면 초기 인덕스는 거의 변화가 없으나 공진 주파수는 감소하였다. 인덕터의 턴수를 1.5에서 9.5로 변화시키면, 초기 인덕턴스는 2.9 nH며 16.9 nH로 포화되었으며 Q factor는 소폭 증가하였다. 인덕터의 선폭과 선간격을 증가시키면 초기와 최대 인덕턴스는 감소하였다. 공진 주파수는 증가하였으며, Q factor는 선폭과 선간격을 증가시키면 각각 증가와 감소를 나타내었다. In this research, characteristics of air core rectangular spiral type inductors of ㎓ band are numerical analyzed. The basic structure of inductors is a rectangular spiral having 390<TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX><TEX>${\times}$</TEX>390<TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX> size, 5.5 turns, line width of 10 <TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX> and line space of 10 <TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX>. Frequency characteristics were simulated up to 10 ㎓. The substrate was modeled as Si, Sapphire, glass and GaAs and the conductor as Cu. The thickness of the conductor was fixed at 2. The number of turns was n.5 to make the input and output terminals to be on the opposite sides. The initial inductance of the basic inductor structure was 13.0 nH, maximum inductance 60.0 nH and resonance frequency 4.25 ㎓. As the dielectric constant of the substrate was increased, the initial inductance varied only slightly, but the resonance frequency decreased considerably. As the number of turns was varied from 1.5 to 9.5, the initial inductance was increased linearly from 2.9 nH to 15.9 nH and, then, saturated at 16.9 nH. The Q factor increased only slightly. The line width and line space of inductors were varied from 5 <TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX> to 20 <TEX>${\mu}{\textrm}{m}$</TEX>, which resulted in the decrease of the initial and maximum inductances. But the resonance frequency was increased. Q factor displayed an increase and a decrease, respectively, when the line width and line space were increased.