KR100186522B1

KR100186522B1 - Monolithic microwave integrated circuit

Info

Publication number: KR100186522B1
Application number: KR1019960005415A
Authority: KR
Inventors: 조웅식
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1999-04-15
Also published as: KR970063399A

Abstract

본 발명은 팩키지 특성을 이용한 인덕터의 양호도(Quality Factor ; Q)향상 장치에 관한 것으로서, 특히 모놀리식 마이크로 웨이브 집적회로(MMIC) 구성시 사용되는 나선형 인덕터(Spiral Inducter)의 한쪽 포트와 팩키지의 소정 포트를 골드 와이어를 이용하여 직렬로 연결함에 의해 나선 특성을 갖는 새로운 인덕터를 형성함으로써, 인덕터의 양호도를 높여 MMIC의 성능을 향상시킨다.The present invention relates to a device for improving the quality factor (Q) of an inductor using package characteristics. In particular, one port and a package of a spiral inductor used when constructing a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) are used. By connecting certain ports in series using gold wires to form a new inductor with spiral characteristics, the good performance of the inductor is increased to improve the performance of the MMIC.

Description

Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC)

제 1 도 (a)는 일반적인 나선형 인덕터의 단면도Figure 1 (a) is a cross-sectional view of a typical spiral inductor

(b)는 상기 (a)의 나선형 인덕터의 등가회로도(b) is an equivalent circuit diagram of the spiral inductor of (a)

(c)는 상기 (b)의 등가회로를 간략화한 회로도(c) is a circuit diagram of a simplified equivalent circuit of (b).

제 2 도 (a)는 본 발명에 따른 팩키지 특성을 이용한 모놀리식 마이크로 웨이브 집적회로를 나타낸 도면2 is a diagram illustrating a monolithic microwave integrated circuit using the package characteristic according to the present invention.

(b)는 상기 제 2 도 (a)의 등가회로도(b) is an equivalent circuit diagram of FIG.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

P : 팩키지 GW : 골드와이어P: Package GW: Gold Wire

P1 : MMIC자체의 포트 P2 : 팩키지 포트P1: MMIC's own port P2: Package port

R : 나선형 인덕터의 저항 L : 나선형 인덕터의 인덕턴스R: resistance of spiral inductor L: inductance of spiral inductor

Lp : 골드 와이어와 팩키지 포트의 기생 인덕턴스Lp: Parasitic inductance of gold wire and package port

본 발명은 팩키지 특성을 이용한 인덕터의 양호도(Quality Factor ; Q) 향상에 관한 것으로서, 특히 모놀리식 마이크로 웨이브 집적회로(Monolithic Micro wave IC ; MMThe present invention relates to the improvement of the quality factor (Q) of an inductor using package characteristics, and in particular, a monolithic microwave integrated circuit (Monolithic Microwave IC; MM).

IC)구성시 사용되는 나선형 인덕터(Spiral Inductor)와 팩키지의 기생 인덕터를 직렬로 연결함으로써, 인덕터의 양호도를 높여 MMIC의 성능을 향상시키는 MMIC에 관한 것이다.The present invention relates to a MMIC that improves the performance of the MMIC by increasing the goodness of the inductor by connecting the spiral inductor used in the IC) and the parasitic inductor of the package in series.

여기서, 양호도(Q)란 손실이 있는 리액턴스 소자 또는 공진 회로의 양호도를 나타내는 양으로 리액턴스 소자에서는 그 임피던스 또는 어드미턴스의 실수부에 대한 허수부의 비로 표시되며, 공진 회로에서는 공진할때의 한쪽 리액턴스 또는 서셉턴스와 공진할때의 저항 또는 콘덕턴스의 비이다.Here, the goodness (Q) is a quantity representing the goodness of the lossy reactance element or the resonant circuit, which is expressed as the ratio of the imaginary part to the real part of the impedance or admittance in the reactance element, and one reactance at the time of resonance in the resonance circuit. Or the ratio of resistance or conductance when resonating with susceptance.

일반적으로 1GH_Z에서 나선형 인덕터의 Q값은 3정도이며 대부분의 MMIC 회로에서는 나선형 인덕터의 저항치가 회로전체의 저항요소의 95%이상을 차지한다.In general, at 1GH _Z , the Q value of the spiral inductor is around 3, and in most MMIC circuits, the resistance of the spiral inductor accounts for more than 95% of the resistance of the entire circuit.

그리고, 상기된 MMIC를 구현하기 위해서 저항(R), 인덕터(L), 콘덴서(C)를 사용한다.In addition, a resistor (R), an inductor (L), and a capacitor (C) are used to implement the MMIC described above.

이중 저항(R)과 콘덴서(C)는 그 제작과 성능에 있어서 큰 문제가 없으나 인덕터(L)의 경우 제 1 도 (가)와 같은 나선형 인덕터를 사용한다.The double resistor (R) and the capacitor (C) does not have a big problem in its fabrication and performance, but the inductor (L) uses a spiral inductor as shown in FIG.

이때, 나선 타입의 경우 하이브리드(Hybrid) 고주파 회로에서 사용되는 칩 타입 인덕터보다 저항성분이 크므로 나선 타입의 인덕터를 사용하여 제작된 MMIC 회로의 성능저하의 가장 큰 원인이 되고 있다.In this case, the spiral type has a larger resistance component than the chip type inductor used in the hybrid high frequency circuit, which is the main cause of the performance degradation of the MMIC circuit manufactured using the spiral type inductor.

따라서, 특별한 노이즈 특성을 요구하는 MMIC 회로의 경우 나선 타입의 인덕터 특성은 회로 전체의 성능을 좌우하는 메인 요소가 된다. 즉, 나선형 인덕터가 높은 등가저항값을 가질수록 그것에 정비례하여 회로의 노이즈 특성은 나빠지고 동시에 게인도 줄어들게 된다.Therefore, in the case of MMIC circuits requiring special noise characteristics, the spiral type inductor characteristic is a main factor that determines the performance of the entire circuit. In other words, as the spiral inductor has a high equivalent resistance value, the noise characteristic of the circuit is in direct proportion to it and the gain is also reduced.

이때, MMIC제작공정에서 제작되는 나선형 인덕터의 등가 회로는 제 1 도(b)에 도시한 바와 같이 직렬 연결된 저항(R) 및 병렬 연결된 콘덴서(C1, C2)로 이루어진다.At this time, the equivalent circuit of the helical inductor fabricated in the MMIC fabrication process is composed of resistors R connected in series and capacitors C1 and C2 connected in parallel, as shown in FIG.

여기서, 상기 콘덴서(C1, C2)는 기생성분으로서 큰 값이 아니므로 무시하면 제1도 (c)와 같이 직렬 연결된 저항과 인덕터로 나타낼 수 있다.Here, since the capacitors C1 and C2 are not large values as parasitic components, the capacitors C1 and C2 may be referred to as resistors and inductors connected in series as shown in FIG.

상기 저항(R)은 상기 인덕터의 직렬 등가저항이다.The resistor R is a series equivalent resistance of the inductor.

그러므로, 양호도(Q)는 Q=wL/R로 정의된다.Therefore, the goodness factor Q is defined as Q = wL / R.

이때, 인덕터의 Q값이 작다는 것은 인덕터의 등가저항(R)값이 높다는 것을 의미한다.In this case, the small Q value of the inductor means that the equivalent resistance (R) value of the inductor is high.

이와 같이, 상기된 제 1 도는 인덕터의 Q값이 나서형 인덕터에 의해서만 결정되는데 나선형 인덕터의 저항 성분이 매우 크므로 노이즈 특성이 나빠지고 게인이 줄어들어 MMIC의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.As described above, the first diagram described above is determined only by the inductor having a Q value of the inductor. Since the resistance component of the helical inductor is very large, noise characteristics deteriorate and gain decreases, thereby degrading the performance of the MMIC.

본 발명은 상기와 같은 문제저을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 MMIC 구성시 사용되는 나선형 인덕터와 MMIC 칩을 실장시키는 팩키지가 갖는 기생 인덕터를 직렬로 연결하여 새로운 인덕터를 형성함으로써, 나선형 인덕터가 가지는 저항 요소를 감소시킴으로 인해 인덕터의 양호도를 높여 MMIC의 성능을 향상시키는 MMIC를 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form a new inductor by connecting a series of parasitic inductors of the spiral inductor used in the MMIC configuration and the package for mounting the MMIC chip in series, By reducing the resistive element of the circuit, the inductor improves the goodness of the MMIC, thereby improving the performance of the MMIC.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MMIC의 특징은, MMIC 구성시 내장되는 나선형 인덕터와 상기 MMIC 칩을 실장시키는 상당량의 인덕턴스를 포함하는 팩키지 핀을 골드 와이어를 이용하여 직렬로 연결하여 새로운 인덕터를 형성하는 데 있다.A characteristic of the MMIC according to the present invention for achieving the above object is, by connecting a package pin including a spiral inductor embedded in the MMIC configuration and a considerable amount of inductance for mounting the MMIC chip in series by using a gold wire To form an inductor.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2 도 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 팩키지 특성을 이용한 MMIC를 나타낸 도면으로 ,팩키지에 제작된 MMIC가 실장된다.2 (a) and (b) is a view showing the MMIC using the package characteristics according to the present invention, the MMIC fabricated in the package is mounted.

이때, 장치의 소형화 등을 목적으로 제작되는 MMIC는 여러가지 종류의 팩키지에 실장될 수 있으며, 팩키지의 포트가 되는 팩키지의 핀과 MMIC 자체의 포트(예컨대, 입력, 출력, 바이어스 포트 등)는 전기적 접속을 위해 골드 와이어(Gold Wire) 로 연결된다.In this case, the MMIC manufactured for the purpose of miniaturization of the device may be mounted in various kinds of packages, and the pins of the package, which are the ports of the package, and the ports of the MMIC itself (for example, input, output, and bias ports) are electrically connected. It is connected by Gold Wire for the purpose of

그리고, 상기 골드 와이어에 의해 기생 인덕턴스(Parasitic Inductance)가 발생한다.Parasitic inductance is generated by the gold wire.

즉, 상기 골드 와이어와 팩키지 핀 부분은 고주파적인 측면에서 보면 약 3nH 정도의 기생 인덕턴스와 거의 제로에 가까운 저항값을 갖는다.In other words, the gold wire and the package pin portion have parasitic inductance of about 3 nH and a resistance value near zero in terms of high frequency.

따라서 , 이 부분을 하나의 인덕터로 고려하면 양호도(Q)가 100이상인 매우 높은 Q값을 갖는 인덕터가 된다.Therefore, considering this part as one inductor, it becomes an inductor having a very high Q value having a good quality (Q) of 100 or more.

그러나, 이 부분은 Q값은 높지만 사용자가 원하는 값의 인덕턴스를 구현하거나 매우 큰 값의 인덕턴스를 구현하기는 어렵다.However, this part has a high Q value, but it is difficult to implement an inductance of a desired value or a very large inductance.

따라서, 본 발명은 제 2 도에서와 같이 MMIC에 내장된 나선형 인덕터(SL)의 한쪽단자와 팩키지의 핀(P2)을 골드 와이어(GW)로 연결하여 나선형 인덕터(SL)의 인덕턴스(Ls)와 팩키지의 기생 인덕턴스(Lp)가 제 2 도(b)에서와 같이 직렬 구성을 갖도록 한다.Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 2, one terminal of the spiral inductor SL embedded in the MMIC and the pin P2 of the package are connected with the gold wire GW to connect the inductance Ls of the spiral inductor SL with the gold wire GW. The parasitic inductance Lp of the package is such that it has a series configuration as shown in FIG.

즉, 제 2 도(b)는 상기 제 2 도(a)의 등가회로도로서, 저항(R)은 나선형 인덕터(SL)의 저항이고, Ls는 나선형 인덕터의 인덕턴스이며, Lp는 골드 와이어와 팩키지 핀의 기생 인덕턴스이다.That is, FIG. 2 (b) is an equivalent circuit diagram of FIG. 2 (a), where resistor R is a resistance of the spiral inductor SL, Ls is an inductance of the spiral inductor, and Lp is a gold wire and a package pin. Parasitic inductance.

그러므로, 양호도는 Q=w(Ls+Lp)/R로 정의된다.Therefore, the degree of goodness is defined as Q = w (Ls + Lp) / R.

이와 같이, 나선 타입 인덕터(LS) + 기생 인덕터(LP) + 새로운 인덕터(L)가 되고, 이 새로운 인덕터(L)는 나선형 인덕터(SL)보다 우수한 양호도 특성을 갖는다.In this way, the spiral type inductor LS + parasitic inductor LP + new inductor L is provided, and the new inductor L has better quality characteristics than the spiral inductor SL.

즉, 새로운 인덕터(L)는 나선형 인덕터의 특성을 가지므로 자유롭게 인덕턴스 값의 조절이 가능하면서, 동시에 높은 Q값을 가지는 팩키지 파트의 특성으로 인해 같은 값의 인덕터를 갖는 나선형 인덕터(SL)보다 30~40% 정도의 Q값의 향상을 가져온다.That is, the new inductor (L) has the characteristics of the spiral inductor, so it is possible to freely adjust the inductance value, and at the same time 30 ~ than the spiral inductor (SL) having the same inductor due to the characteristics of the package part having a high Q value The Q value is improved by about 40%.

또한 종래에는 기생 인덕턴스로 인하여 전압 잡음이 발생하였고, 이 전압 잡음은 MMIC칩 내부의 접지단의 전압 불안정 요인으로 작용하였다.In addition, conventionally, voltage noise was generated due to parasitic inductance, and this voltage noise acted as a voltage instability factor of the ground terminal inside the MMIC chip.

그러나 본 발명에서는 팩키지 특성이 설계시에 IC에 포함되므로 종래의 IC 제작 후 팩키징에서 생기는 기생성분으로 인한 상기 문제를 상당부분 줄일 수 있다.However, in the present invention, since the package characteristics are included in the IC at the time of design, the above problems due to parasitic components generated in the packaging after the conventional IC fabrication can be substantially reduced.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 MMIC에 의하면, MMIC 구성시 사용되는 나선형 인덕터와 MMIC 칩을 실장시키는 팩키지가 갖는 기생 인덕터를 골드 와이어를 이용하여 직렬로 연결하여 나선 타입의 새로운 인덕터를 형성함으로써, 나선형 인덕터가 가지는 저항 요소를 감소시켜 인덕터의 양호도를 높이면서 인덕턴스 값의 조절이 자유로워 MMIC의 성능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the MMIC according to the present invention, the spiral inductor used in the MMIC configuration and the parasitic inductor of the package mounting the MMIC chip are connected in series using gold wire to form a spiral inductor, thereby forming a spiral type. By reducing the resistive elements of the inductor, the inductance value can be freely adjusted while increasing the goodness of the inductor, thereby improving the performance of the MMIC.

Claims

A monolithic microwave integrated circuit, comprising: connecting a spiral inductor of a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) and a parasitic inductor of a package for mounting the MMIC chip in series to form a new inductor.

The method of claim 1,

And the pins of the spiral inductor and the package are connected by wires to form a new inductor.

The method of claim 2,

Monolithic microwave integrated circuit, characterized in that the pin of the package consists of a gold wire.