KR100808267B1

KR100808267B1 - 금속판부착 구조의 고주파 종단저항

Info

Publication number: KR100808267B1
Application number: KR1020070043276A
Authority: KR
Inventors: 류제천; 김동진; 구본급
Original assignee: 한밭대학교 산학협력단; (주) 케이엠씨 테크놀러지
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2008-02-29

Abstract

본 발명은 금속판부착 구조의 고주파 종단저항에 관한것으로 상세하게는 고주파용 종단저항 칩소자의 구조에 있어서, 기판의 상측에 저항층이 도포되어지고, 상기 기판과 저항층의 양단 간에는 입력신호가 인가되어지는 금속전극이 기판의 측면과 하측면을 감싸며 형성되어지며, 상기 저항층의 상측에 저항층이 파손되는 것을 방지하는 보호막층이 형성되고, 상기 보호막층 상측에 소정두께의 금속판이 일정길이와 폭을 가지고 형성되어 접착제로 보호막층과 접합되어지는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속판부착 구조의 고주파 종단저항에 대한 것이다.

고주파, 종단저항, 칩소자, 구조, 기판

Description

금속판부착 구조의 고주파 종단저항{High frequency vertical section resistance of metal plate sticking construction}

도 1은 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 나타낸 단면도와 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항의 일측에 솔더링부가 형성되어진 것을 나타낸 단면도와 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항의 타측에 솔더링부가 형성되어진 것을 나타낸 단면도와 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 이용해 측정한 반사손실 값을 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 이용해 측정한 VSWR값을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기판 20 : 금속전극

30 : 저항층 40 : 보호막층

50 : 접착제 60 : 금속판

70 : 솔더링부

직류와는 달리 고주파 영역에서는 회로 소자, 전자 기기, 혹은 측정기를 도선으로 접속할 때에 두 가닥 도선 간의 분포 상수, 도선에서의 방사, 다른 기기로부터의 유도나 방사 전자기장의 결합 등이 무시할 수 없게 되어, 기기의 성능이나 측정값에 영향을 주게 된다. 그래서 이들의 영향을 될 수 있는 한 적게 하든가, 혹은 적절하게 평가할 필요가 있다. 더욱이, 도선의 간격이나 형상이 다르거나 시간적으로 변동하면 그 특성이 변화하여 소정의 성능이 얻어지지 않게 되어, 동작도 불안정하거나 측정 오차의 원인이 된다. 그래서 신뢰성이 높은 동작을 확보하기 위해 고주파 영역에서의 소자나 기기의 접속에는 단면 형상이 일정하고, 더구나 그 특성이 이미 알려져 있는 전송 선로(transmission line)가 사용된다. 전송 선로에는 평행판선로, 동축선로, 마이크로스트립선로와 같은 마이크로파 집적회로용 전송 선로, 도파관(waveguide) 및 표면파선로 등이 있다. RF와 microwave 영역의 고주파수에서는 각각의 소자뿐만 아니라 전체회로에서 임피던스 50 Ω에 맞추어져 있으며. 이와 같이 회로의 신호전달 전 선로에서 임피던스를 일정하게 하는 것을 임피던스 정합(matching)이라 한다. 50 Ω으로 결정한 이유는 전력전달은 75 Ω에서 최대가 되고 에너지 loss는 약 30 Ω에서 최소가 때문에 적당한 값으로 50 Ω을 선택한 것이다. 이에 따라 모든 회로 및 전송선로는 임피던스 50 Ω으로 설계되고 제작되어야 한다. 만약 고주파 특성을 조사하여 원하는 주파수 대역에서 임피던스 50 Ω이 허용범위 내에서 벗어나게 되면 인덕턴스와 용량성분을 조절하여 다시 설계를 해야 한다.

어떤 회로에서 특성 임피던스와의 정합이 잘 되었는지에 대한 확인은 임피던스를 바로 측정하기보다는 입사파와 반사파의 비를 측정하는 것이 더 간단하다. 임피던스 정합이 맞지 않으면 입사파의 일부가 저항회로의 부하에서 반사파가 발생하게 된다. 이 때 입사전압에 대한 부하에서의 반사전압의 비를 반사계수

라 정의하며 일반적인 식은 아래와 같다. 식 (1)에서

는 입사전압이며,

는 이에대한 반사전압,

은 부하 임피던스,

은 선로의 특성 임피던스 이다.

(1)

그리고 전원의 전체 가용전력(all available power)은 부하에 다 공급되지 않고 일부 반사하므로써 발생하는 손실을 반사손실(RL; return loss)이라 하며 dB로 표시하여 다음과 같이 정의한다.

(2)

입사파는 감쇠 상수 α에 의해 감소하여 부하를 통과하여 전송하게 될 것인데, 이때 입사전압에 대한 전송전압의 비를 전송계수

라 지칭하며. 이러한 부하에 의하여 발생하는 손실을 다음과 같이 삽입손실(IL; insertion loss)이라 정의하며 dB의 값으로 표시한다.

(3)

전송선로의 부하가 그 선로의 특성임피던스와 다르게 되면 선로에 전원에서의 입사파와 부하에서의 반사파가 공존하게 되므로 두 파는 서로 합성되어 정상파(standing wave)가 발생하게 된다. 그때의 정상파 전압의 최대치와 최소치의 비를 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave ratio)라 한다. 정상파는 반사파의 크기에 의존하고 있으므로 전압 정재파비는 반사 계수로 관계되어지고 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(4)

반사계수의 크기는

이므로, 위 식으로부터 전압 정재파비가 가질 수 있는 범위는

임을 알 수 있고 반사 손실을 수치로 표현함으로써 임피던스 정합에 대해 더 쉽게 확인할 수 있다.

인 경우, 선로의 특성임피던스

와 부하임피던스

이 같은 경우를 가리키므로 이와 같은 조건을 임피던스정합(Impedance matching)이라 한다.

지금까지 설명한 바와 같이 종단저항의 임피던스는 전체 사용주파수 범위에 걸쳐 부하임피던스와 동일하게 50Ω 으로 매칭되어야만 한다.

그러나 종단저항의 전극과 저항패턴에 따라 임피던스 매칭은 매우 달라지며, 전극과 저항 패턴의 설계에 따라 종단저항의 특성은 결정되게 된다. 기존의 고주파용 종단저항 칩소자의 구조에 대하여 도면 1에 나타내었다. 도면 1과 같이 1~2mm 정도 두께의 세라믹에 먼저 전극패턴을 인쇄 또는 증착한다. 이때 페이스트를 인쇄. 소성공정으로 제작할 때는 후막 소자가 되고, 전극 물질을 스퍼터링 또는 열 증착기로 증착시는 박막소자가 된다. 전극 증착후에 저항소자를 이전과 동일하게 인쇄 또는 증착하여 종단저항 칩소자를 제작하게 된다. 기존의 전극과 저항 패턴은 도면 1과 같은 구조로 만들어 진다. 이때 칩소자의 고주파 특성은 전극과 저항의 패턴형태로 결정되어 진다. 그래서 실제 고주파 칩소자의 전극과 저항은 다양한 형태를 가지고 만들어진다.

그러나 작은 크기의 칩소자는 제한된 면적으로 인하여 다양한 패턴을 구성할 수 있는 가능성이 매우 적다. 그래서 고주파수 특성은 일반적으로 좋지 않다.

그리고, 실제 사용될 수 있는 도면 1의 종단저항 칩소자의 규격은 반사손실 -25dB 이하, 정재파비(VSWR) 1.1 이하 정도로 이 규격을 적용하면 종단저항 칩소자의 사용영역은DC ~ 1 ㎓ 로 제한된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판의 상측에 저항층이 도포되어지고, 상기 기판과 저항층의 양단 간에는 입력신호가 인가되어지는 금속전극이 기판의 측면과 하측면을 감싸며 형성되어지며, 상기 저항층의 상측에 저항층이 파손되는 것을 방지하는 보호막층이 형성되고, 상기 보호막층 상측에 금속판이 일정길이와 폭을 가지고 형성되어 접착제로 보호막층과 접합되어지는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 고주파용 종단저항 칩소자의 구조에 있어서, 기판의 상측에 저항층이 도포되어지고, 상기 기판과 저항층의 양단 간에는 입력신호가 인가되어지는 금속전극이 기판의 측면과 하측면을 감싸며 형성되어지며, 상기 저항층의 상측에 저항층이 파손되는 것을 방지하는 보호막층이 형성되고, 상기 보호막층 상측에 금속판이 일정길이와 폭을 가지고 형성되어 접착제로 보호막층과 접합되어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 1은 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 나타낸 단면도와 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항의 일측에 솔더링부가 형성되어진 것을 나타낸 단면도와 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항의 타측에 솔더링부가 형성되어진 것을 나타낸 단면도와 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 이용해 측정한 반사손실 값을 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 금속판부착 구조의 고주파 종단저항을 이용해 측정한 VSWR값을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 고주파용 종단저항 칩소자의 구조에 있어서, 기판(10)의 상측에 저항층(30)이 도포되어지고, 상기 기판(10)과 저항층(30)의 양단 간에는 입력신호가 인가되어지는 금속전극(20)이 기판(10)의 측면과 하측면을 감싸며 형성되어지며, 상기 저항층(30)의 상측에 저항층(30)이 파손되는 것을 방지하는 보호막층(40)이 형성되고, 상기 보호막층(40) 상측에 소정두께의 금속판(60)이 일정길이와 폭을 가지고 형성되어 접착제(50)로 보호막층(40)과 접합되어진다.

이때, 상기 금속판(60)은 길이방향의 일측 또는 타측이 금속전극(20)측으로 연장 형성되어진다.

그리고, 상기 금속판(60)은 금속전극(20)과 솔더링으로 일측 또는 타측이 연결되어진 솔더링부(70)가 형성되어진다.

또한, 상기 금속판의 상측에는 보호막층이 추가로 형성되어 금속판을 보호하도록 형성할 수 있다.

본 발명을 좀더 상세하게 일실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

세라믹 기판(10)의 상측에 저항층(30)을 형성하고, 상기 기판(10)의 일측과 타측을 일부분 덮는 금속전극(20)이 형성되어 상기 저항층(30) 하측 양단의 일부분부터 기판(10)의 양측 외표면을 덮도록 형성되며, 상기 기판(10)의 표면에 형성되는 금속전극(20)의 하측면 일부분이 일정간격 이격되어 금속전극(20)이 분할되는 형태로 형성되어지고, 상기 저항층(30)의 상측을 보호막층(40)을 도포하여 저항층(30)을 보호하도록 하며, 상기 저항층(30)의 상측에 금속판(60)을 접합시키는데 이때 상기 금속판(60)과 보호막층(40) 간에 접착제(50)가 개재되어 두 층을 접착시키게 된다.

그리고, 상기 금속판(60)은 보호막층(40)의 일측 또는 타측을 덮도록 연장 형성되어 금속전극과 솔더링으로 연결되어진다.

이때, 상기 금속판의 상측에는 보호막층이 추가로 형성되어 금속판을 보호하도록 형성할 수 있다.

상기에서 기술된 바와같이 본 발명은, 현재 작은 크기의 종단저항에서는 설계, 제작상의 난점으로 인하여 좋은 고주파 특성을 가진 칩소자를 제작하기가 매우 힘든데, 얇은 금속판을 저항 보호막위에 접착하는 간단한 구조변경을 함으로써 높은 주파수 범위에서도 안정적으로 작동할 수 있는 종단저항 칩소자를 제작할 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 종단저항으로 측정한 결과 3 ㎓ 의 주파수 대역에서 반사손 실(return loss)이 기존의 -17 dB에서 -37 dB까지 크게 개선되며, 이로써 사용주파수가 기존의 DC 1 ㎓에서 DC 3 ㎓ 이상 높아지는 효과가 있다.

Claims

고주파용 종단저항 칩소자의 구조에 있어서,

기판(10)의 상측에 저항층(30)이 도포되어지고, 상기 기판(10)과 저항층(30)의 양단 간에는 입력신호가 인가되어지는 금속전극(20)이 기판(10)의 측면과 하측면을 감싸며 형성되어지며, 상기 저항층(30)의 상측에 저항층(30)이 파손되는 것을 방지하는 보호막층(40)이 형성되고, 상기 보호막층(40) 상측에 소정두께의 금속판(60)이 일정길이와 폭을 가지고 형성되어 접착제(50)로 보호막층(40)과 접합되어지는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속판부착 구조의 고주파 종단저항.
제 1항에 있어서,

상기 금속판(60)은 길이방향의 일측 또는 타측이 금속전극(20)측으로 연장 형성되어지는 것을 특징으로 하는 금속판부착 구조의 고주파 종단저항.
제 1항에 있어서,

상기 금속판(60)은 금속전극(20)과 솔더링으로 일측 또는 타측이 연결되어진 솔더링부(70)가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속판부착 구조의 고주파 종단저항.