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SUMMARY
Contents
목차
제1장 서론 20
제1절 연구의 배경 및 목적 20
제2절 FEM 기술 및 업체동향 21
1. 해외 기술동향 21
가. Rx-FEM 의 기술현황 21
나. Tx-FEM 의 기술동향 22
2. 국내 기술 현황 23
가. Rx-FEM 의 기술현황 23
나. Tx-FEM 의 기술현황 23
제2장 본론 25
제1절 개요 25
1. 기술개발 내용 및 방법 26
가. 기술개발 내용 26
제2절 개발 목표 대비 연구개발 실적 28
제3장 5중 대역 (GSM quad + UMTS port) Rx- FEM 개발 29
제1절 RF 설계 29
1. 기본 구상 29
2. 2D simulation 31
3. 3D simulation 32
제2절 시제품 제작 39
1. LTCC 기판 제작 공정 40
가. LTCC ceramic sheet의 제작 40
나. LTCC 기판의 제작 44
다. 조립공정 55
2. 시제품의 size 및 외관 55
제3절 측정 56
1. RF 특성 측정 System 56
2. 시제품 RF 특성 측정 결과 57
제4절 신뢰성 시험 60
1. 신뢰성 시험 항목 60
2. 신뢰성 시험 결과 60
제5절 결론 63
1. 설계 63
2. LTCC공정 64
3. 조립공정 64
4. 특성평가 64
5. 신뢰성 평가 64
제4장 UMTS 내장형(GSM quad + UMTS DPX 내장) Rx- FEM 개발 66
제1절 UMTS 내장형 Rx FEM 설계 66
1. 기본구상 66
2. 2D simulation 68
3. 3D simulation 71
제2절 시제품 제작 75
1. LTCC 기판 제작 공정 76
가. LTCC ceramic sheet 의 제작 76
나. LTCC 기판의 제작 76
2. 조립공정 79
가. 소자의 탑재 79
나. Molding 79
다. 절단 81
3. 시제품의 size 및 외관 82
제3절 측정 83
1. RF 특성 측정 system 83
가. 측정지그 설계 및 제작 84
2. 시제품 RF 특성 측정결과 85
제4절 신뢰성 시험 87
1. 신뢰성 시험항목 87
2. 신뢰성 시험 결과 88
제5절 결론 89
1. 설계 89
2. LTCC 공정 90
3. 조립공정 90
4. 특성평가 90
5. 신뢰성 평가 91
제5장 5중 대역 Tx FEM 93
제1절 Tx FEM 설계 및 시뮬레이션 93
1. Tx FEM 블록 및 회로설계 93
제2절 Tx FEM 부품 측정 및 설계 결과 94
1. 개별부품의 선정 및 특성 분석 94
가. RF Switch 측정결과 94
나. PAM 측정결과 96
다. RF Switch + PAM 측정결과 98
2. Tx FEM 패턴 설계 99
가. Tx FEM PCB 시작품 설계 99
나. Tx FEM LTCC 시작품 설계 100
제3절 Tx FEM 제작 및 측정결과 104
1. Tx FEM 시작품 및 특정지그 제작결과 104
가. Tx FEM PCB 시작품 104
나. Tx FEM LTCC 시작품 106
2. Tx FEM 시작품 측정 결과 107
가. Tx FEM PCB 시작품 측정결과 107
나. Tx FEM LTCC 시작품 측정결과 109
제4절 5중 대역 통합 FEM 113
1. 통합 FEM 설계 및 layout 113
가. 통합 FEM 블록 및 회로설계 113
나. 통합 FEM LTCC 시작품 설계 113
2. 통합 FEM 제작 및 측정결과 116
가. 통합 FEM 제작 결과 116
나. 통합 FEM 측정 결과 118
제6장 MLS-22 시스템에서 슬러리 분산 및 sheet의 전극 적용성 평가 132
제1절 서론 132
제2절 Slurry 분산특성 평가 및 분산 평가방법 연구 134
1. MLS-22 소재 소재특성 분석 134
2. 최적 분산제 선정 및 분산성 평가 137
제3절 Polymer 함량 및 종류에 따른 Green Sheet 물리적 특성 148
1. Binder 종류 및 함량에 따른 Green Sheet 물성 평가 149
2. Plasticizer/Binder 비에 따른 green sheet 물성평가 156
3. 상용 green sheet 와의 sheet 특성 비교 및 최적화 161
제4절 내부전극 적용성 평가 166
제5절 결론 172
제7장 결론 174
표 1-1. 현재 상용화되거나 업계에서 제시하는 FEM 제품 22
표 1-2. 국내외 주요 업계 현황 24
표 3-1. 5중 대역 Rx-FEM 주요 성능 30
표 3-2. 5중 대역 Rx-FEM 단자 정의 33
표 3-3. 대역별 3D simulation 실시결과 39
표 3-4. MLS22 ceramic powder 의 전기/기계적 특성 40
표 3-5. 시제품 Size 56
표 3-6. 시제품 특성 결과 58
표 3-7. 신뢰성 시험 항목 61
표 3-8. 신뢰성 시험 결과 62
표 3-9. 연구개발 목표 대비 수행성과 종합 65
표 4-1. UMTS 내장형 Rx FEM 평가 항목 67
표 4-2. UMTS 내장형 5중 대역 Rx FEM의 단자 정의 72
표 4-3. 3D simulation 결과 75
표 4-4. UMTS 내장형 FEM 외관 규격 82
표 4-5. 시제품 특성 측정 결과 85
표 4-6. 신뢰성 시험조건 및 시험결과 88
표 4-7. 연구개발 목표 대비 수행성과 종합 91
표 5-1. 5중 대역 FEM 모듈 대역별 Gain[dB] 110
표 5-2. Tx FEM 시작품의 신뢰성 시험 전후의 이득특성 측정결과 112
표 5-3. 통합 FEM 수신단 측정결과 118
표 6-1. MLS-22 소재의 분체 특성 135
표 6-2. 실험에서 사용한 상용 분산제의 종류 및 특징 140
표 6-3. 실험에 사용된 바인더 종류 및 특성 149
표 6-4. 주관기관 sheet와의 연신율 및 인장강도 비교 161
표 6-5. 내부 전극 적용성 평가를 위한 전극 페이스트 종류 166
표 6-6. 소성 후 내부 전극 종류에 따른 휨의 정량적 평가 169
표. 전 세계 GSM계열 휴대폰용 FEM의 생산 현황 175
그림 3-1. 5중 대역 Rx-FEM 블록 다이어그램. 29
그림 3-2. 5중 대역 Rx-FEM 회로도. 30
그림 3-3. LPF 회로도. 31
그림 3-4. GSM850/900 대역 LPF 2D Simulation 결과 32
그림 3-5. DCS/PCS 대역 LPF 2D Simulation 결과 32
그림 3-6. 5중 대역 Rx FEM 치수 및 외관 33
그림 3-7. LTCC 기판 Layer 도면 및 구조 34
그림 3-8. LTCC 기판 3D EM Simulation 35
그림 3-9. GSM850/900 대역 Tx 3D Simulation 결과 35
그림 3-10. DCS/PCS 대역 Tx 3D Simulation 결과 36
그림 3-11. GSM850/900 대역 Rx 3D Simulation 결과 37
그림 3-12. DCS/PCS 대역 Rx 3D Simulation 결과 38
그림 3-13. UMTS 850 대역 Tx/Rx 3D Simulation 결과 38
그림 3-14. UMTS 2100 대역 Tx/Rx 3D Simulation 결과 39
그림 3-15. Slurry 제작을 위한 청량과정 41
그림 3-16. Slurry 제작을 위한 milling 설비 41
그림 3-17. Sheet 성형용 Dam에 blade 장착 42
그림 3-18. Dam 내부로 Slurry의 투입 43
그림 3-19. Base film 상 slurry의 도포 43
그림 3-20. Sheet의 건조 및 완성 43
그림 3-21. Via 충진용 스크린 인쇄기 44
그림 3-22. Via 충진 공정 45
그림 3-23. Via 충진 완료한 ceramic sheet 45
그림 3-24. 회로패턴이 형성되어 있는 스크린 46
그림 3-25. 스크린의 장착 46
그림 3-26. 회로패턴 인쇄 작업 공정 47
그림 3-27. 회로패턴의 인쇄가 완료된 ceramic sheet 47
그림 3-28. Ceramic sheet 적층 M/C 48
그림 3-29. 첫 번째 sheet의 장착 및 base film 제거 49
그림 3-30. 두 번째 sheet의 장착 및 압착 실시 49
그림 3-31. 적층공정 반복 후 완성된 green Bar 49
그림 3-32. 발포 tape의 부착 50
그림 3-33. Green Bar 절단 공정 51
그림 3-34. 제품 발포 투입 51
그림 3-35. 제품 발포 완료 51
그림 3-36. 분리된 chip의 사이즈 측정 52
그림 3-37. 가소공정 제품 투입 53
그림 3-38. 가소 열처리 설비 53
그림 3-39. 가소공정 완료된 제품 53
그림 3-40. 소성공정 제품 투입 54
그림 3-41. 소성 열처리 설비 54
그림 3-42. 소성 완료된 LTCC 기판 54
그림 3-43. 시제품 외관 55
그림 3-44. RF 측정 계측기 57
그림 3-45. RF 측정 지그 57
그림 3-46. GSM850/900 특성 측정 파형 59
그림 3-47. DCS/PCS 특성 측정 파형 59
그림 3-48. UMTS 850/900 특성 측정 파형 60
그림 4-1. UMTS 내장형 FEM block diagram 67
그림 4-2. Qualcomm사의 RTR6275 block diagram 68
그림 4-3. 1GHz 대역 로우 패스 필터 회로 설계 69
그림 4-4. 1GHz 대역 로우 패스 필터 회로 설계 시뮬레이션 70
그림 4-5. 2GHz 대역 로우 패스 필터 회로 설계 70
그림 4-6. 2GHz 대역 로우 패스 필터 회로 설계 시뮬레이션 71
그림 4-7. UMTS 내장형 5중 대역 Rx-FEM 치수 및 외관 72
그림 4-8. 3D 시뮬레이션을 위한 UMTS 내장형 FEM 도면 73
그림 4-9. 1GHz 대역 로우 패스 필터 3D 시뮬레이션 73
그림 4-10. 1GHz 대역 LPF 3D 시뮬레이션 결과 74
그림 4-11. 2GHz 대역 LPF 3D simulation 74
그림 4-12. 2GHz 대역 LPF 3D simulation 결과 75
그림 4-13. 절단 및 일처리 완료한 LTCC 패널 78
그림 4-14. 구속층이 제거된 LTCC 패널 78
그림 4-15. Chip 소자를 SMT 한 LTCC 패널 79
그림 4-16. 수지 dam 형성을 완료한 LTCC 기관 80
그림 4-17. 에폭시 resin의 도포 공정 80
그림 4-18. 에폭시 resin 도포 및 경화공정 완료한 LTCC 기관 81
그림 4-19. 완성된 UMTS 내장형 Front End Module 시제품 81
그림 4-20. UMTS 내장형 Rx FEM 시제품 외관 82
그림 4-21. UMTS 내장형 FEM 측정 set 83
그림 4-22. UMTS 내장형 Rx FEM 측정 PCB 도면 84
그림 4-23. UMTS 내장형 Rx FEM 측정 PCB 사진 84
그림 4-24. GSM850/900 Tx/Rx 특성 86
그림 4-25. UMTS850/1900 Tx, UMTS 2100/Tx/Rx 특성 86
그림 4-26. DCS1800/PCS1900 Tx/Rx 특성 87
그림 5-1. 5중 대역 Tx FEM 블록도. 93
그림 5-2. Tx FEM 내부 구성 회로도. 94
그림 5-3. GSM850대역 RF 스위치 특성 측정결과 95
그림 5-4. EGSM900대역 RF 스위치 특성 측정결과 95
그림 5-5. DCS1800대역 RF 스위치 특성 측정결과 95
그림 5-6. PCS1900대역 RF 스위치 특성 측정결과 96
그림 5-7. UMTS 대역 RF 스위치 특성 측정결과 96
그림 5-8. GSM850 대역 PAM 특성 측정결과 97
그림 5-9. EGSM85O대역 PAM 특성 측정결과 97
그림 5-10. DCS1800/PCS1900대역 PAM 특성 측정결과 97
그림 5-11. RF Switch와 4중 대역 PAM 연결 측정결과 98
그림 5-12. 5중 대역 Tx-FEM PCB 기판 패턴 설계도면. 99
그림 5-13. 본딩 와이어 시뮬레이션을 위한 3차원 구조도 99
그림 5-14. 본딩 와이어 시뮬레이션 결과 100
그림 5-15. 5중 대역 Tx FEM Pin Map 구성 결과 101
그림 5-16. 5중 대역 Tx FEM LTCC 기판 패턴 설계 결과 101
그림 5-17. LTCC로 적층 구성한 Tx FEM의 내부 패턴도 102
그림 5-18. 5중 대역 Tx FEM 3차원 패턴도 102
그림 5-19. 시뮬레이션을 위한 5중 대역 Tx FEM 3차원 도면 103
그림 5-20. 5중대역내의 특성 3차원 시뮬레이션 결과 104
그림 5-21. 제작된 12mmx10mm 5중 대역 Tx FEM PCB 모듈 시작품 및 PCB 상의 와이어 본딩 제작 결과 105
그림 5-22. 5중 대역 Tx FEM 시작품 측정 지그 105
그림 5-23. LTCC 적층기술을 적용한 5중 대역 Tx FEM 기판 106
그림 5-24. 최종 제작된 5중 대역 Tx FEM LTCC 시작품 106
그림 5-25. 제작된 5중 대역 Tx FEM 측정용 전원조절기 (Power Controller) 107
그림 5-26. GSM85O대역 특성 측정결과 108
그림 5-27. GSM900대역 특성 측정결과 108
그림 5-28. DCS1800대역 특성 측정결과 108
그림 5-29. PCS1900대역 특성 측정결과 109
그림 5-30. UMTS High 대역 특성 측정결과 109
그림 5-31. GSM85O대역 특성 측정결과 110
그림 5-32. GSM900대역 특성 측정결과 110
그림 5-33. DCS1800대역 특성 측정결과 111
그림 5-34. PCS1900대역 특성 측정결과 111
그림 5-35. UMTS High 대역 특성 측정결과 111
그림 5-36. UMTS Low 대역 특성 측정결과 112
그림 5-34. 통합 FEM 내부 구성 회로도. 113
그림 5-35. 통합FEM 1차 Layout 설계결과. 114
그림 5-36. 통합 FEM 1차 설계결과에서 LPF만 제거한 2차 Layout 설계결과. 115
그림 5-37. 5중대역 Tx FEM을 기준으로 설계한 3차 통합 FEM Layout 설계결과. 115
그림 5-38. LTCC 적층기술을 적용한 1차 통합 FEM 기판 및 시작품 116
그림 5-39. LTCC 적층기술을 적용한 2차 통합 FEM 기판 및 시작품 117
그림 5-40. LTCC 적층기술을 적용한 3차 통합 FEM 기판 및 시작품 117
그림 5-41. 실리콘 러버 적용 5중 대역 통합 FEM 시작품 테스트 지그 118
그림 5-42. 통합 FEM 수신단 측정 파형 119
그림 5-43. 통합 FEM UMTS 수신단 측정 파형 119
그림 5-44. 통합 FEM 내 GSM 4중 대역의 power sweep 특성 120
그림 5-45. GSM85O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 출력특성 121
그림 5-46. GSM85O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 하모닉 성분 121
그림 5-47. GSM85O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 Channel Power 특성 121
그림 5-48. GSM85O 대역에서 통합 FEM의 Occupied Bandwidth 122
그림 5-49. GSM90O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 출력특성 122
그림 5-50. GSM90O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 하모닉 성분 123
그림 5-51. GSM90O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 Channel Poweer 특성 123
그림 5-52. GSM90O 대역에서 통합 FEM의 Occupied Bandwidth 124
그림 5-53. DCS180O 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 출력특성 124
그림 5-54. DCS1800 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 하모닉 성분 125
그림 5-55. DCS1800 대역에서 통합 FEM의 Channel Power 특성 125
그림 5-56. DCS1800 대역에서 통합 FEM의 Occupied Bandwidth 125
그림 5-57. PCS1900 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 출력특성 126
그림 5-58. PCS1900 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 하모닉 성분 127
그림 5-59. PCS1900 대역에서 통합 FEM의 Channel Power 특성 127
그림 5-50. PCS1900 대역에서 통합 FEM의 Occupied Bandwidth 127
그림 5-61. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 출력특성 128
그림 5-62. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 하모닉 성분 129
그림 5-63. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 Channel Power 특성 129
그림 5-64. WCDMA 대역에서 통합 FEM의 Occupied Bandwidth 129
그림 5-65. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 ACP 특성 130
그림 5-66. WCDMA 대역에서 통합 FEM의 Multi Carrier Power 131
그림 5-57. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FRM의 CCDF 특성 131
그림 5-68. WCDMA 대역에서 5중 대역 통합 FEM의 Spectrum Emission Mark 내 특성 131
그림 6-1. MLS-22 소재의 900℃ 소결 후 결정구조 분석 135
그림 6-2. MLS-22 소재의 원료 분말 형상 사진 136
그림 6-3. EDX 를 이용한 MLS-22 분말의 입자 성분 분석 136
그림 6-4. 슬러리에서 분말의 분산 mechanism 137
그림 6-5. 슬러리의 분산 평가 방법 모델링... 139
그림 6-6. 분산실험 공정도 139
그림 6-7. 분산제 종류별 침전 높이 실험의 일차 분산 결과 141
그림 6-8. 분산제 종류 및 양에 따른 점도 변화... 142
그림 6-9. 분산제 SN-9228 함량 변화에 따른 건조표면 관찰 결과... 143
그림 6-10. 분산제 종류 및 양에 따른 건조 표면 관찰결과... 145
그림 6-11. 분산제 종류 및 첨가량에 따른 딥 코팅 시료의 건조표면 표면 거칠기 변화 146
그림 6-12. 분산제 종류에 따른 최적 분산제 조건에서 shear rate 변화에 따른 점도의 변화 146
그림 6-13. 분산제 양의 최적조건에서 분산제 종류에 따른 침전높이 비교 147
그림 6-14. 슬러리 제조 공정 모식도 150
그림 6-15/6-16. 바인더 종류와 양의 변화에 따른 충진밀도 변화 151
그림 6-16/6-17. UTM을 이용한 연산율 및 인장강도 측정 시편 제조 151
그림 6-17. 바인더 종류 및 첨가량에 따른 green sheet 연신율 변화 152
그림 6-18. 바인더 종류와 함량변화에 따른 green sheet 인장강도 변화 153
그림 6-19. 바인더 종류 및 함량에 따른 green sheet 압착강도 변화 154
그림 6-20. 바인더 종류와 온도에 따른 green sheet 연신율 변화 154
그림 6-21. 바인더 종류와 온도에 따른 green sheet 인장강도 변화 155
그림 6-22. 바인더 종류 및 함량에 따른 green sheet 통기도 변화 155
그림 6-23. PVB와 아크릴계 바인더의 P/B 비에 따른 연신율 변화 157
그림 6-24. PVB 와 Tg-60 아크릴 바인더 적용 sheet에서 P/B 비와 측정온도에 따른 인장강도 변화 157
그림 6-25. PVB 와 Tg-60 아크릴 바인더 적용 sheet에서 P/B 비와 측정온도변화에 따른 연신율 변화 158
그림 6-26. PVB 와 Tg-60 아크릴 바인더 적용 sheet에서 P/B 비에 따른 sheet의 압착강도 변화 159
그림 6-27. PVB 와 Tg-60 아크릴 바인더 적용 Sheet에서 P/B 비에 따른 통기도 변화 159
그림 6-28. 바인더 종류 및 함량에 따른 Sheet 표면 관찰 결과... 160
그림 6-29. 주관기관 상용 sheet의 구성 원소의 분표 162
그림 6-30. 과제에서 수행한 최적 조건 sheet의 표면 단면 분석... 163
그림 6-31. 주관기관 상용 sheet의 표면 단면 분석... 164
그림 6-32. DSC를 이용한 green sheet의 열분석 비교... 165
그림 6-33. 내부전극의 DSC 분석 결과... 167
그림 6-34. 내부전극 적용성 평가를 위한 시편의 구조 168
그림 6-35. 전극 종류별 소성 후 시편 관찰 결과... 168
그림 6-36. 전극을 동시 소성한 시편의 금속이온 분석결과... 170
그림 6-37. 전극 종류별 시편의 내전압 특성 비교 171
그림 6-38. 전극의 종류에 따른 소결체 전극의 표면 미세구조 관찰결과... 171
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