I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   2 A p r il   201 7 ,   p p .   9 26 ~ 9 32   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 2 . p p 9 2 6 - 9 3 2          926       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   A Tuna ble  Ferr o f luid - b a sed  Poly dim e thyls ilo x a ne ( P DM S)  M icro cha nnel In ductor  for U lt ra   H ig F requen cy   Applica tions         Ah m a d H a f iz  M o ha m a d Ra zy 1 ,   M o hd   T a f ir  M us t a f f a 2 ,   Asrul n iza m   Abd  M a na f 3 ,   No rla ili M o hd   No h 4   1, 2, 3, 4 S c h o o o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   U n iv e rsiti   S a i n s M a lay sia ,   En g in e e rin g   Ca m p u s,  1 4 3 0 0 ,     Nib o n g   T e b a l,   P u lau   P in a n g ,   M a l a y sia   3 Co ll a b o ra ti v e   M icro e lec tro n ic D e sig n   Ex c e ll e n c e   Ce n tre (CE DEC),   Un iv e rsiti   S a in s   M a lay sia ,   1 1 9 0 0 ,     Ba y a n   L e p a s,  P u lau   P in a n g ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Mar   5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Mar   20 ,   2 0 1 7       In   t h is  w o rk ,   a   t u n a b le   f e rro flu id - b a se d   p o ly d im e th y lsil o x a n e   ( P DMS )   m icro c h a n n e l   in d u c to w it h   h ig h   q u a li ty   f a c to a n d   h ig h   tu n i n g   ra n g e   i s   p ro p o se d .   F o t h is  p ro jec t,   P DM S   is  u se d   to   c re a te  a   m icro c h a n n e w it h   a   w id th   a n d   h e ig h o f   0 . 5 3   m m   a n d   0 . 2   m m   re sp e c ti v e l y .   T h e   m icr o c h a n n e is   th e n   u se d   to   c o v e th e   w h o le  d e sig n   o f   a   so len o i d   in d u c t o r .   A   so len o id   in d u c to is  d e sig n e d   u sin g   w ire  b o n d in g   tec h n i q u e   w h e re   li n e o f   c o p p e a n d   b o n d   w ires   a re   u se d   to   f o r m   a   so len o id   w in d in g   o n   to p   o f   sili c o n   s u b stra te.  li g h h y d ro c a rb o n   b a se d   f e rro f lu id   EM G   9 0 1   6 6 0   m T   w it h   h ig h   p e rm e a b il it y   o f   5 . 4   is  u se d .   T h e   f e rro f lu id - b a se d   li q u i d   is  i n jec ted   in t o   t h e   c h a n n e t o   e n h a n c e   th e   p e rf o rm a n c e   o f   a   q u a li ty   f a c to r.   A   3 f u ll - w a v e   e lec tr o m a g n e ti c   f ie ld to o l,   A NSYS   HFS S   is  u se d   in   th is  w o rk   to   si m u late   th e   so len o id   in d u c to r.   T h e   re su lt s o b tain e d   in   t h is  w o rk   g iv e s a   q u a li ty   f a c to o f   m o re   th a n   1 0   a a   f re q u e n c y   ra n g e   o 3 0 0   M Hz   to   3 . 3   G H z   (Ultra  Hig h   F re q u e n c y   ra n g e ).   T h e   h ig h e st  q u a li ty   fa c t o is  3 7   w h ich   o c c u rs  a t   a   f re q u e n c y   o   1 . 5   G Hz ,   p ro v i d e s a h ig h   t u n i n g   r a n g e   o f   1 1 2 % .   K ey w o r d :   Fer r o f lu id - b ased   Hig h   t u n i n g   r an g e   P o ly d i m e th y s ilo x a n e   Qu alit y   f ac to r   So len o id   i n d u cto r   U ltra   h i g h   f r eq u e n c y   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ah m ad   Haf iz  Mo h a m ad   R az y ,   Sch o o l o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g in ee r i n g ,   Un i v er s iti  Sain s   Ma la y s ia,   E n g in ee r i n g   C a m p u s ,   1 4 3 0 0 ,   Nib o n g   T e b al,   P u lau   Pin an g ,   Ma la y s ia.   E m ail: le l. h a f iz@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     R ec en t l y ,   r esear ch e s   o n   tu n ab le   ME MS  in d u cto r s   ar w id el y   f o u n d   i n   liter atu r es.  A   t u n ab le   ME MS  in d u c to r   p r o v id es  b r o ad   r an g o f   f u n ctio n s   esp ec iall y   i n   R a n d   m icr o w a v es  d ev ice  ap p licatio n s   s u c h   as  r ad io   f r eq u e n c y   ( R F)  p o w er   a m p li f ier s ,   lo w   n o i s am p li f ier   ( L N A )   a n d   v o lta g e - c o n tr o lled   o s cillato r   ( VC O)   [ 1 ] .   C o m m o n l y ,   t u n i n g   co n f i g u r atio n   o f   th i n d u ct o r s   ca n   b d iv id ed   in to   d is cr etes  an d   co n tin u o u s   v ar iab le  in d u cto r s .   B o th   ap p r o ac h es  h a v d if f er en f u n ctio n alit y ,   f o r   ex a m p le,   d is cr ete   tu n ab le  in d u cto r   is   o f ten   d ev e lo p ed   u s in g   m icr o r el a y s   o r   m icr o s w i tch e s   w h ich   a r u s ed   f o r   co n tr o llin g   t h len g th   o f   t h in d u cto r   co ils   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   Fo r   co n tin u o u s   tu n ab le  i n d u cto r ,   m eth o d   o f   d is p lacin g   th m ag n etic  c o r es  o f   th s o len o id   in d u cto r   i s   d o n i n   o r d er   to   h a v v ar iatio n   o f   in d u ctan ce   v alu es   [ 3 ] .   B o th   m et h o d s   ar s e en   to   h av e   b ette r   r o b u s tn es s   a n d   d esig n   f le x ib i lit y   co m p ar to   t u n ab le  ca p ac ito r .   Fo r   th at  r ea s o n ,   cu r r en r esear ch e s   ar f o cu s in g   o n   t u n ab le  in d u cto r   f o r   Ultr Hig h   Fre q u e n c y   ( U H F)  ap p licatio n s .     H o w e v er ,   th e   d esi g n   o f   tu n a b le  in d u cto r ( s )   i s   h ar d   to   b r ea lized   esp ec iall y   at  g i g a - h e r tz  ( GHz )   r an g [ 4 ] .   T h d if f ic u lt y   is   ca u s ed   b y   r elati v el y   s m aller   s i ze   o f   in d u c to r   is   r eq u ir ed   at  s u ch   f r eq u e n c y   r an g e.   P lu s ,   w it h   th e   r eq u ir e m en o f   h ig h   q u alit y   f ac to r   an d   g o o d   t u n i n g   r a n g e   m ak e s   i h ar d er   f o r   th d esi g n   to   b r ea lized   esp ec iall y   o n   s ilico n   s u b s tr ate.   O n   to p   o f   th at,   m i n i tu ar izatio n   o f   in d u c to r   is   m o r d if f ic u lt  d u to   a n   o h m ic  lo s s es  a n d   ed d y - c u r r en lo s s es  i n   m e tal  tr ac es.  Ot h er   th an   t h at,   s k i n   ef f ec al s o   p la y s   it s   p ar at  h i g h   f r eq u en c y .   Mo s o f   th cu r r en t   ar h av in g   ten d en c y   to   f lo at  th o u ter   s u r f ac o f   th co n d u cto r .   T h is   ef f ec Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Tu n a b le  F err o flu id - B a s ed   P o lyd imeth ylsi lo x a n ( P DMS )   Micr o ch a n n el  . . . .   ( A h ma d   Ha f iz   Mo h a ma d   R a z y)   927   w il l e v e n t u all y   d ec r ea s t h c u r r en t d en s it y   at  t h ce n tr o f   m etal  co n d u cto r   an d   i n cr ea s th c u r r en t d en s it y   n ea r   th ed g e.   Hen ce ,   p o o r   q u alit y   f ac to r   i s   ac h ie v ed   d u e   to   th i n cr ea s o f   s er ies  r es is tan ce   o f   co n d u cto r   m etal  [ 5 ] .   T h u s ,   in   th i s   w o r k ,   n e w   m e th o d s   ar s tu d ied   to   o b s er v th ef f ec ti v e n es s   o f   d esig n   ap p r o ac h es  f o r   g ain in g   h i g h   q u alit y   f ac to r   f o r   w ir eles s   d ev ice  ap p licati o n s .   T o   ac h iev h i g h   q u ali t y   f ac to r   alo n g s id e   tu n in g   ca p ab ilit y ,   a   co n ti n u o u s   t u n ab le   ME MS   in d u cto r   is   p r o p o s ed .   P DM is   u s ed   i n   t h is   p r o j ec to   ac h iev e   co n f i g u r ab le  tu n i n g   f o r   in d u ctan ce   v al u es.  T h P DM i n   th i s   p r o j ec t   is   u s ed   to   cr ea te  ch an n e f o r   a   f er r o f lu id - b ased   liq u id   to   f lo w   i n to   it  a n d   ac r o s s   th s o le n o id   in d u cto r .   A   h ig h   p er m e ab ilit y   o f   f er r o f l u id - b ased   liq u id   w ill   s i g n if ican t l y   i m p r o v t h q u al it y   f ac to r   o f   t h i n d u cto r   d esi g n   [ 6 ] .   I n s tead   o f   u s i n g   n o r m al   ap p r o ac h ,   n e w   tec h n iq u o f   d esig n in g   t h s o le n o id   in d u ct o r   is   p r o p o s ed .   A   w ir b o n d in g   tec h n iq u is   u s ed   in   t h i s   w o r k   to   i n teg r ate   w it h   P DM S.  T h is   tec h n iq u i s   p r es en ted   i n   s u c h   w a y   th a li n es   o f   co p p er   an d   b o n d   w ir e s ,   co n n ec ted   to   f o r m   w i n d in g   s o le n o id   in d u cto r   o n   to p   o f   s ilico n   s u b s tr ate .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   I n   th i s   p r o j ec t,   t w o   p ar ts   o f   th in d u cto r   d esig n s   w ill  b ex p lain ed .   T h f ir s p ar is   t h P DM f ab r icatio n   p r o ce s s .   T h is   is   i m p o r ta n f o r   th d esi g n   a s   it  w il b u s ed   to   p r o v id th ch an n el  f o r   f er r o f l u id - b ased   liq u id   to   f lo w   ac r o s s   th s o len o id   ME MS  i n d u cto r .   S p ec if icatio n s   o f   P DM ar e x p lain ed   f o r   clea r   v ie w   i n   d i m en s io n s   p er s p ec tiv e.   T h s ec o n d   p ar is   th d esig n   o f   th s o le n o id   ME MS  in d u cto r .   A f ter   th a t,  th e   s o len o id   ME MS  in d u c to r   w i ll  b s tack ed   to g eth er   w it h   P DM to   o b tain   co n tin u o u s   t u n ab le  ME M S   in d u cto r .   A   p r o s   a n d   co n s   o f   u s in g   w ir e   b o n d in g   tec h n iq u e   a ls o   ex p lai n ed   i n   t h i s   s ec t io n .   T h s i m u latio n   w a s   ca r r ied   o u b y   u s i n g   3 f u ll - w av elec tr o m a g n etic  f i eld s   to o l,  A NSYS  HF SS   wh er th r esu l ts   o f   in d u cta n ce   v a lu e s ,   q u alit y   f ac t o r   an d   tu n i n g   r a n g w er r ec o r d ed   an d   an al y s ed .   P DM S   is   ch o s e n   i n   t h is   w o r k   b ec au s o f   i ts   c h ar ac ter is tic   o f   h a v i n g   lo w   r elat iv p er m itti v it y   o f   2 . 3 .   T h is   ad v a n ta g w i ll  n o t   in f l u en ce   t h m a g n etic   f iel d   o f   t h s o len o id   i n d u cto r   w h ic h   i s   cr u c ial  f o r   o b tain in g   h ig h   q u ali t y   f ac to r .   T h P DM ch an n el  i s   d esi g n ed   w ith   len g t h ,   w id th   a n d   h eig h o f   1 4 . 8   m m ,   0 . 5 3   m m   a n d   0 . 2   m m   r e s p ec tiv el y   ( F ig u r 1 ) .   T h o v er all  len g th ,   w id t h   an d   h ei g h o f   P DM ar 1 8   m m ,     3   m m   an d   2   m m   r esp ec ti v el y .   B o th   en d   o f   th P DM h as  d ia m eter   o f   1   m m   w h ic h   ar u s ed   f o r   in j ec tio n   o f   th f er r o f l u id - b ased   l iq u id   i n t o   th c h an n el.   g ap   o f   1   m m   f r o m   th e   h o le s   to   t h ed g e   o f   P DM at  ea ch   s id e   is   i m p o r tan i n   o r d er   to   av o id   an y   cr ac k s   an d   leak a g es  f r o m   th e   f er r o f l u id   liq u id .   I n   Fi g u r 2 ( a) ,   th P DM w a s   s tac k ed   at   th e   to p   o f   s il ico n   s u b s tr ate.   I n   Fi g u r 2 ( b ) ,   th s o le n o id   i n d u cto r   is   p lace d   in s id o f   t h e   ch an n el.   T h is   m eth o d   i s   b ett er   co m p ar to   m icr o t u b in g   b ec au s it  w il i n cr ea s t h el ec tr o m a g n etic  f ield   ar o u n d   th s o len o id   in d u c to r   an d   h en ce   i n cr ea s th q u alit y   f ac to r   o f   th d ev ice.   Un lik m icr o tu b i n g ,   w a ll   o f   t u b es  w i ll  e v en tu al l y   r ed u c th e   ef f ec t   o f   e lectr o m a g n et i f ield   d u to   a   g ap   d is ta n ce   b et w ee n   b o n d   w ir e s   an d   m a g n et ic  liq u id   i n s id th e   tu b e.                                                                    ( a)                                                                                        ( b )       ( c)     Fig u r 1 .   T o p   v ie w   ( a) ,   b o tto m   v ie w   ( b )   an d   clo s v ie w   ( c)   o f   P DM S     0 . 2   m m   0 . 5 3   m m   Ho l e   f o r   f e r r o f l u i i n j e c t i o n   M i c r c h a nn e l     1 4 . 8   mm   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 26     9 32   928                                 ( a)   (b             Fig u r 2 .   Fu ll  v ie w   o f   P DM o n   to p   o f   s ilico n   s u b s tr ate   ( a)   an d   clo s v ie w   o f   s o len o id   M E MS  in d u c to r   in s id o f   P DM S c h an n el   ( b )       I n   s ec o n d   p ar t,  tech n iq u k n o w n   as  w ir b o n d in g   is   p r esen ted   h er e.   A   b asic  p r in cip le  o f   in d u cto r   s tate  th at  w h e n   n o r m al  co il   o f   w ir is   w r ap p ed   ar o u n d   m ag n etic  m ater ial,   m a g n e ti f ield   is   p r o d u ce d   w h e n   t h c u r r en t   f lo w s   t h r o u g h   it.   B y   u s in g   t h e   s a m p r in c i p le ,   n u m b er s   o f   co p p er   lin e   p atter n ed   o n   s ilico n   s u b s tr ate  ar b o n d ed   to g e th er   w it h   b o n d   w ir e s   to   f o r m   w i n d in g   s o le n o id   i n d u cto r .   T h b o n d   w ir es   w ill  ac t   as  b r id g e   f o r   a   cu r r en to   f lo w s   f r o m   t h f ir s co p p er   lin to   th e   s ec o n d   co p p er   lin e.   T h is   m eth o d   i s   co m p atib le   w it h   t h e   P DM b ec au s e   th e   ch a n n el  o f   P DM S   ca n   f it   th e   w h o le  d esi g n   o f   t h s o len o id   i n d u c to r   ( Fig u r 2   ( b ) ) .   T h len g th ,   w i d th   a n d   h ei g h o f   b o n d   w ir e s   w er ca lc u lated   b y   u s in g   eq u a tio n   ( 1 ) .   A cc o r d in g   to   eq u atio n   ( 1 ) ,   th in d u cta n ce   v alu e   ca n   b esti m ated   b y   m o d if y i n g   th n u m b er   o f   t u r n s ,   s i ze s   o f   th s o len o id   in d u cto r   an d   t h p er m ea b i lit y   o f   th m ag n etic  liq u id   i.e .   f er r o f lu id - b ased .         (                           )                                                                         ( 1 )     w h er       an d         r ep r esen tin g   v ac u u m   p er m ea b ilit y   ( 4 π  ×  1 0 - H)   an d   f er r o f l u id   p er m ea b ilit y   ( 5 . 4   H/m ) .   is   th n u m b e r   o f   t u r n s   o f   w i n d i n g   co ils .         an d       ar th e   w id th ,   t h ick n e s s   a n d   len g th   o f   co p p er   co ils .     I n   t h is   ca s e,   w id t h ,   t h ic k n ess   an d   le n g t h   ar e   r ep r esen ti n g   t h co p p er   lin es  a n d   b o n d   w ir e s .   T o   o b tain   GHz   f r eq u e n c y   o f   s o len o id   in d u cto r ,   n u m b er   o f   lo s s es   n ee d   to   b ex a m i n ed .   T h lo s s es  s u c h   as  s er ies   r esis ta n ce ,   o h m ic  lo s s es,  ed d y   cu r r en ef f ec an d   s k i n   ef f ec ar ten d   to   in cr ea s w h en   t h n u m b er   o f   tu r n s   ar in cr ea s es.   Fo r   th is   p r o j ec t,   n u m b er   o f   t u r n s   o f   t h r ee   is   u s e d .   T h is   is   to   e n s u r t h n u m b er   o f   lo s s e s   ca n   b e   r ed u ce d .   T o   ac h iev h ig h   q u alit y   f ac to r ,   eq u atio n   ( 2 )   is   u s e d .           (        )                                                                                   ( 2 )     w h er ω ,   a n d         ar th e   r ad i an   f r eq u en c y ,   i n d u cta n ce   v al u an d   s er ies  r esi s ta n ce   o f   c o p p er   lin e.   Fro m   eq u atio n   ( 2 ) ,   s er ies   r esis ta n ce   n ee d   to   b at  m i n i m al  s o   th a t   h ig h   q u alit y   f ac to r   ca n   b ac h iev ed .         (                             )                                                                      ( 3 )                                                                                                                 ( 4 )     Fo r   th at,   th i n d u cta n ce   v al u e s   an d   q u alit y   f ac to r s   w er ca lcu lated   b y   u s i n g   f o r m u la  ( 3 )   an d   ( 4 )   E v en t h o u g h   t h u s o f   t h p r o p o s ed   tech n iq u g iv e s   an   e x tr ad v a n tag o n   its   ca p ab il it y   to   u s e   alo n g s id P DM S,  a   v er y   h i g h   f r eq u en c y   i.e .   5   GHz   an d   ab o v ar s till   h ar d   to   b ac h iev ed   b ec au s e   th e   s ize  o f   co p p er   lin es  n ee d   to   b m u c h   s m al ler   th an   cu r r e n co p p er   w id t h   o f   8 0   µm .   An o th er   f ac t o r   o f   th d o w n s id e   o f   u s i n g   th i s   tec h n iq u is   t h e   s ilico n   s u b s tr ate  i s s u e.   A   d i elec tr ic  co n s ta n o f   t h s ilico n   s u b s tr ate  is   1 1 . 9   So len o id   in d u cto r   in s id o f   P DM ch an n el   Sil ico n   s u b s tr ate   P DM S o n   to p   o f   s ilico n   s u b s tr ate   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Tu n a b le  F err o flu id - B a s ed   P o lyd imeth ylsi lo x a n ( P DMS )   Micr o ch a n n el  . . . .   ( A h ma d   Ha f iz   Mo h a ma d   R a z y)   929   w h ic h   ar h ig h er   th an   b o th   S R 4   an d   Du r io d .   T h is   w il ev en tu all y   i n cr ea s t h ef f ec o f   s u b s tr ate  lo s s es  o f   th e   s o len o id   in d u c to r   an d   h en ce   r e d u ce   th q u ali t y   f ac to r   o f   th d ev ice.       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   I n   t h is   w o r k ,   s i m u la tio n   w er d o n u s i n g   s i m u la tio n   to o ls   A NS YS  H FS S.  T h r es u lts   o f   t h e   q u alit y   f ac to r   an d   t u n in g   r a n g ar p r esen ted   h er e.   A   f r eq u e n c y   r an g o f   3 0 0   MH to   3 . 3   GHz   ( UHF  r a n g e)   ar s elec ted   to   o b s er v t h d if f er en ce   o n   q u alit y   f ac to r   p er f o r m a n ce .   A   d is c u s s io n   o n   t h r esu lt s   is   g i v e n   to   s u p p o r th th eo r y   s tated   i n   th p r ev io u s   s ec tio n .   T h d esig n   is   co n d u cted   i n   s u c h   w a y   th at  th f er r o f l u id - b ased   liq u id   is   in j ec ted   in to   th h o le  o f   P DM S.  T h o b s er v atio n s   ar tak e n   b y   u s in g   n u m b er   o f   s tep   o f   0 ( e m p t y   c h a n n el) ,   5 0 a n d   1 0 0 ( f u ll y - i n j ec ted   ch a n n el) .   A   v ar iatio n   o f   q u alit y   f ac to r   i s   o b s er v ed   f r o m   t h e   d if f er e n ce   le v els   o f   f er r o f lu id - b ased   i n j ec tio n .   T h tu n i n g   r an g e   w as   t h en   ca lcu lated   b as ed   o n   t h r es u lt s   o f   in d u cta n ce   v a lu e s   o b tain ed .     3 . 1 .   Si m ula t io n Re s ults   I n   Fi g u r 3 ,   t h E s i m u la ti o n   r esu l ts   s h o w   th at  d u r in g   a   s tep   o f   0 ( e m p t y   ch a n n el)   to   1 0 0 ( f u ll y - i n j ec ted   ch an n e l) ,   th q u alit y   f ac to r   in cr ea s es  f r o m   7   ( e m p t y   ch a n n el)   to   1 2   ( f u ll y - i n j ec ted   ch an n el)   at   f r eq u en c y   o f   3 0 0   MH w h ile  d ec r ea s es   f r o m   2 0   ( em p t y   c h a n n el)   to   1 0   ( f u ll y - in j ec ted   ch an n el)   at  f r eq u en c y   o f   3 . 3   GHz .   T h r esu lts   also   s h o w   th a t,  th o p p o s ite  ch an g es  in   v ar iatio n   o f   q u al it y   f a cto r   ar d u to   th s elf - r eso n an ce   f r eq u e n c y   ( S R F).   T h S R is   s h if ted   f r o m   f r eq u en c y   o f   5 . 7 8   GHz   ( e m p t y   ch a n n el)   to   f r eq u en c y   o f   3 . 9 6   GHz   ( f u ll y - in j ec ted   ch an n el) .   T h SR is   s h i f ted   to w ar d s   lo w er   f r eq u e n c y   d u to   h ea v y   n u m b er   o f   lo s s es  th at  to o k   p lace   o n   th d e v ice  w h en   th m a g n et ic  liq u id   w a s   ap p lied .   T h is   lo s s e s   ar ca u s ed   b y   t h p ar asit ic  ca p ac ita n ce ,   d is tr ib u ted   ca p ac itan ce ,   f lo ati n g   ca p ac ita n ce   an d   s tr a y   ca p ac itan ce .   Du r i n g   a   f u ll y - i n j ec ted   ch a n n el,   th e   q u alit y   f ac to r   r ea ch ed   its   m a x i m u m   v al u o f   3 7   w h en   f r eq u en c y   is   a 1 . 5   GHz .   Af ter   t h at,   th q u alit y   f ac to r   s tar ts   to   d eg r ad w h i le  m o v in g   to w ar d s   t h S R f r o m   its   h ig h est  v al u e.   T h er ef o r e,   th s o len o id   in d u c to r   d esig n ed   f o r   th is   w o r k   is   h av i n g   an   o p ti m u m   p er f o r m a n ce   at  f r eq u en c y   o f   1 . 5   GHz .         Fig u r 3 .   Qu alit y   Facto r   w ith   d if f er e n ce   lev el  o f   in j ec ted   f er r o f lu id       Me an w h ile,   i n   Fi g u r 4 ,   th e   s i m u lat io n   r es u lt s   s h o w   th a th i n d u cta n ce   v al u es  c h an g ed   f r o m   m i n i m u m   to   m ax i m u m   v al u es   o f   3 . 8 6   n H   ( e m p t y   c h a n n e l)   t o   8 . 1 9   n ( f u ll y - in j ec ted   c h an n el)   at   f r eq u e n c y   o f   1 . 5   GHz .   Fro m   o b s er v a tio n ,   a n   i n d u cta n ce   v alu s h o w s   tr en d   to   in cr ea s w h e n   t h i n d u cto r   o p er ates  n ea r   th S R F.   T h er e f o r e,   th d i f f er en ce   in   t h i n d u cta n ce   v al u es  ar d u to   t h c h an g e s   o f   S R f r o m   e m p t y   ch an n el  to   f u ll y - i n j ec ted   ch a n n el.   I n   Fi g u r 5 ,   th g r ap h   d em o n s tr ate s   t h t u n i n g   r an g o f   th in d u ctan ce   v alu e s   f r o m   f r eq u e n c y   r a n g o f   3 0 0   MH to   3   GHz .   F r o m   t h g r ap h ,   h ig h   t u n in g   r an g o f   1 1 2 at  o p tim u m   f r eq u en c y   o f   1 . 5   GHz   is   o b s er v ed .   M a x i m u m   q u a l i t y   f a c t o r   o f   3 7   a t   1 . 5   G H z   ( f u l l y - i n j e c t e d   c h a n n e l )   Q u a l i t y   f a c t o r   o f   1 2   a t   3 0 0   M H z   ( f u l l y - i n j e c t e d   c h a n n e l )   Q u a l i t y   f a c t o r   o f   1 0   a t   3 . 3   G H z   ( f u l l y - i n j e c t e d   c h a n n e l )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 26     9 32   930       Fig u r 4 .   I n d u ctan ce   v al u es  with   d if f er en ce   le v el  o f   i n j ec ted   f er r o f lu id           Fig u r 5 .   T u n in g   R a n g e       3 . 2 .   Co m pa riso n w it h St a t o f   T he  Art   T ab le  1   s h o w s   co m p ar i s o n   o f   th i s   w o r k s   v er s u s   s e v er al  p r ev io u s   w o r k s .   T h q u al it y   f ac t o r   f o r   th i s   w o r k   i s   co n s id er ed   to   b th h ig h e s co m p ar ed   to   th o t h er   w o r k s .   Fo r   tu n i n g   r a n g e,   t h d esig n ed   in d u cto r   i s   b etter   th an   [ 7 ]   b u t so m o f   p r e v io u s   w o r k s   ar n o t t u n ab le.       T ab le  1 .   C o m p ar is o n   i n   ter m s   o f   p er f o r m an ce   w i th   p r ev io u s   w o r k s   R e f e r e n c e   N o .   F r e q u e n c y   ( G H z )   I n d u c t a n c e   V a l u e s ( n H )   Q u a l i t y   F a c t o r   T u n i n g   R a n g e   ( %)   T h i s w o r k   1 . 5   3 . 8 6   -   8 . 1 9   37   1 1 2   [ 7 ]   1 . 0     5 . 0   5 . 5     6 . 8   34   24   [ 8 ]   2 . 4   1 . 9 5   9 . 7   -   [ 9 ]   5 . 2 3   0 . 6 1   2 7 . 3 1   -   [ 1 0 ]   2 . 5   4 . 6   3 . 1   -   [ 1 1 ]   2 . 4   2 . 6 7   1 6 . 7   -   I n d u c ta n c e   v a lu e s   o f   8. 19  nH   a 1. GH z   ( f ull y - inj e c ted  c h a nn e l)   I n d u c ta n c e   v a lu e s   o f   3. 86  nH   a 1. GH z   ( e m pt y   c h a nn e l)   T u n in g   ra n g e   o f   1 1 2 %   a f re q u e n c y   o f   1 . 5   G H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Tu n a b le  F err o flu id - B a s ed   P o lyd imeth ylsi lo x a n ( P DMS )   Micr o ch a n n el  . . . .   ( A h ma d   Ha f iz   Mo h a ma d   R a z y)   931   4 .     CO NCLU SI O N   T h ai m s   o f   t h is   w o r k   w a s   t o   d esig n   th e   s o le n o id   ME MS   in d u cto r   u s i n g   t h P DM m ater ial  f o r   UHF  ap p licatio n s .   T h in d u ct o r   w as  d e s ig n ed   to   ac h iev e   h ig h   q u alit y   f ac to r   an d   h i g h   tu n i n g   r a n g e   at  a   f r eq u en c y   r a n g o f   3 0 0   MH to   3   GHz .   T h is   p r o j ec u tili ze d   P DM m ater ial  w h ic h   allo w an y   d e s ir ed   w id t h   an d   h ei g h o f   t h ch a n n el.   A   lig h h y d r o ca r b o n   b ased   f er r o f l u id   E MG   9 0 1   6 6 0   m T   w a s   u s ed   i n   s u ch   w a y   th at  t h f er r o f l u id - b ased   liq u i d   ca n   b in j ec ted   in to   th P DM ch a n n el.   T h f er r o f l u id - b ased   liq u id   h as  h i g h   p er m ea b ili t y   o f   5 . 4   w h i ch   ca n   in cr ea s e   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h q u al it y   f ac to r   o f   t h s o len o id   ME MS  i n d u cto r .   T h is   w o r k   w as  co n d u cted   b y   i n j ec tin g   th f er r o f l u id - b ased   liq u id   in to   th P DM ch an n el  ( th r o u g h   s i m u lat io n )   b y   s tep   o f   0 ( e m p t y   ch a n n el) ,   5 0 a n d   1 0 0 ( f u ll y - i n j ec ted   c h an n el) .   Fr o m   s i m u latio n ,   t h e   q u alit y   f ac to r   o f   m o r t h an   1 0   w a s   o b tain ed   at  t h d esire d   U HF r an g e.   T h m a x i m u m   q u al it y   f ac to r   o f   3 7   w as   ac h iev ed   at  f r eq u e n c y   o f   1 . 5   GHz .   B esid es,  t h r e s u l ts   d e m o n s tr ate  a   s u cc es s f u l   h i g h   t u n i n g   r an g o f   1 1 2 % a t   th o p ti m u m   f r eq u e n c y   o f   1 . 5 GHz .         ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   w o r k   i s   s p o n s o r ed   b y   MO HE   E x p lo r ato r y   R esear c h   Gr a n Sc h e m ( E R GS) ,   g r an n u m b er   ( 2 0 3 / P E L E C T /6 7 3 0 1 1 2 ) .       RE F E R E NC E S   [1 ]   N.  Nin g ,   e a l. " A   tu n a b le m a g n e ti c   in d u c to r , "   IEE T r a n s M a g n . ,   2 0 0 6 .     [2 ]   D M .   F a n g ,   e a l . ,   " A   re v ie w   o f   th e   tu n a b le m icro in d u c to rs" .     [3 ]   B.   As sa d sa n g a b i,   e a l . ,   " F e rro f lu id - b a se d   v a riab le  in d u c t o r, "   Pro c   IEE In Co n M icr o   El e c tro   M e c h   S y st .,  v o l.   2 p p .   1 1 2 1 4 2 0 1 2 .   [4 ]   B.   A z z e rb o n i,   e a l . ,   " M a g n e ti c   Na n o stru c t u re s in   M o d e rn   T e c h n o l o g y , "   Ne th e rlan d s ,   S p ri n g e r,   2 0 0 8 .   [5 ]   C.   Bo w ick ,   e a l . ,   " RF   c ircu it   d e si g n , "   2 nd   Ed it io n ,   USA ,   Ne w n e s,  2 0 0 8 .     [6 ]   F .   Ba n it o rf ian ,   e a l . ,   " A   No v e Tu n a b le  W a ter - Ba se d   RF   M EM S   S o len o id   In d u c to r , "   M icr o   Na n o e lec tro n   ( RS M ),   IEE Reg   S y mp . p p .   58 61 2 0 1 3 .   [7 ]   N.  S a rk a r,   e a l . ,   " M icro a ss e m b le d   tu n a b le  M EM S   i n d u c to r, "   1 8 t h   IEE In Co n M icr o   El e c tro   M e c h   S y st.,   2 0 0 5 .   M EM S   2 0 0 5 p p .   1 8 3 6 2 0 0 5   [8 ]   S .   S e o k ,   e a l . ,   " A   Hig h   P e rf o rm a n c e   S o len o id - ty p e   M EM S   In d u c t o r, "   v o l/ issu e 1 (3 ) ,   p p .   1 7 2 0 0 1   [9 ]   P .   P iro u z n ia,  B.   A .   G a n ji ,   " A n a l y ti c a Op ti m iza ti o n   o f   Hi g h   P e rfo rm a n c e   a n d   Hig h   Qu a li t y   F a c to M EM S   S p ira l   In d u c to r, "   v o l.   34 ,   p p .   1 7 1 9 2 0 1 4   [1 0 ]   R.   L .   Bu n c h ,   e a l . ,   " Qu a li ty   fa c to a n d   i n d u c tan c e   in   d if f e re n ti a IC  im p lem e n tatio n s,"   IEE E   M icr o M a g . ,   v o l/ issu e 3 ( 2 ) ,   p p .   2 7 2 0 0 2   [1 1 ]   H.  J.  D.  L .   S a n to s,  " On   th e   u lt ima te  li m it o f   IC   in d u c to rs - a n   R F   M EM S   p e rsp e c ti v e , "   5 2 n d   El e c tro n   Co m p o n e n t s   T e c h n o l   Co n f. ,   (Ca t   No 0 2 CH3 7 3 4 5 ),   v o l/ issu e 3 (1 ) ,   p p .   1 0 2 7 31 2 0 0 2       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS                       Ahm a d   H a fiz  M o h a m a d   Ra z y   g ra d u a ted   in   BEn g   ( El e c tro n ic)   d e g re e   f ro m   Un iv e rsiti   S a in M a la y sia   (USM in   2 0 1 3 .   C u r r en tl y ,   h is   p u r s u in g   M S c   stu d y   in   m icro f lu id ic - b a se d   tu n a b le  M EM S   i n d u c to r   a USM .               M o h d   Ta fir  M u sta ffa   r e c e iv e d   h is  BEn g   d e g re e   in   e lec tri c a a n d   e lec tro n ic  e n g i - n e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   S a in M a lay sia   (USM ),   P e n a n g   in   2 0 0 0 .   He   w a s   a w a rd e d   a   m a ste d e g re e   (M En g S c )   in   c o m p u ter  a n d   m icro e lec tro n ic  e n g in e e rin g   f ro m   V icto ria  Un iv e rsit y ,   A u stra li a   in   2 0 0 5   a n d   w a o ff icia ll y   c o m p lete d   h is  P h D   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   s p e c ializin g   in   ra d i o   f re q u e n c y   in teg ra ted   c ircu it   (R F IC)  i n   S e p te m b e 2 0 0 9 .   He   se rv e d   a a   sy ste m   e n g in e e a Da ta  A c q u isit io n   S y s - t e m   (M S d n .   Bh d   a n d   tu t o i n   USM .   He   is  n o a   s e n io lec - tu re a th e   S c h o o o f   El e c tri c a l   a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g ,   US M ,   En g in e e rin g   Ca m p u s.  Dr  M o h d   T a f ir  M u sta ff a   is  a   se n io m e m b e o f   IEE E,   a n d   a ls o   a   m e m b e o f   A d v a n c e d   In te - g ra ted   S y ste m   De v ic e ,   a   g ro u p   re se a rc h   a USM .   He   is   a c ti v e l y   in v o lv e d   w it h   I EE Circu it a n d   S y ste m S o c iety   f o th e   las f e w   y e a rs   a a   c o m m it te e   m e m b e r.   He   is  t h e   a u th o a n d   c o - a u t h o o f   m o re   th a n   4 0   tec h n ica p a p e rs  in   c o n f e re n c e s   a n d   jo u rn a ls,   b o o k   a n d   b o o k   c h a p ters .   He   is  c u rre n tl y   in v o lv e d   in   th e   re s e a rc h   o f   d ig it a a n d   a n a l o g   IC,   R F IC,   a n d   RF   M EM S   d e sig n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   2 A p r il 2 0 1 7   :   9 26     9 32   932         As r u l n iz a m   A b d   M a n a f   re c e i v e d   En g   a n d   M S c   d e g re e in   e lec tri c a a n d   e lec - tro n ic  e n g in e e rin g   f ro m   T o y o h a sh Un i - v e rsit y   o f   Tec h n o lo g y ,   Ja p a n   in   2 0 0 1   a n d   2 0 0 5 ,   re sp e c ti v e ly .   He   w o rk e d   a a n   e le c - tri c a l   e n g in e e a th e   T o y o - M e m o r y   T e c h n o l o g y   S d n .   a f ter  c o m p letin g   h is  u n d e rg ra d u a te  stu d y .   He   p u rsu e d   h is  P h stu d y   in   Ke io   Un iv e rsity ,   Ja p a n   in   2 0 0 6 .   He   re c e iv e d   P h in   e n g in e e rin g   f ro m   th e   De p a rtme n o f   A p p li e d   P h y sic   a n d   P h y sic o   In f o r m a ti c s,  S c h o o o f   F u n d a m e n - tal  S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y ,   in   2 0 0 9 .   He   jo i n e d   t h e   S c h o o o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g ,   U n iv e rsiti   S a in s   M a lay - sia   (USM a a   se n io lec tu re r.   He   w a p ro m o ted   to   a n   a ss o c i - a te  p r o f e ss o in   2 0 1 5 .   He   h a a u t h o re d   a n d   c o - a u th o re d   6 0   in ter n a ti o n a tec h n ica l   jo u r n a ls  o c o n f e re n c e   p a p e rs.  His  c u r - re n re se a rc h   in tere s in c lu d e d e v e lo p m e n o m icro f lu id ic - b a se d   DN A   se n so in teg ra ted   w it h   CM OS  c ircu it ry ,   m in iatu r - ize d   o f   f lu id ic - b a se d   in c li n a ti o n   se n s o r,   b io   in sp i re d   b a se d   m icro f lu id ic  a c o u stic,  p re ss u re   a n d   f lo w   se n so f o r   u n d e rw a ter  s y ste m ,   m i c ro   f lu id i c - b a se d   m e m risto r,   m icro   T h e r m o e le c tri c   G e n e ra to ( m T E G ) - b a se d   e n e rg y   h a rv e stin g ,   g ra p h e n e - b a se d   tran sisto r,   a n d   m icro   th re e - d im e n sio n a f a b rica ti o n   tec h n iq u e   b y   u sin g   g ra y sc a l e   T e c h n o lo g y .       No r la il M o h d   N o h   r e c e i v e d   h e BEn g   d e g re e   in   e lec tri c a l   e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia   (U T M in   1 9 8 7 ,   M S c   a n d   P h d e g re e f r o m   Un iv e r siti   S a in M a la y sia   (USM in   1 9 9 5   a n d   2 0 0 9 ,   re sp e c ti v e l y .   S h e   is  c u rre n tl y   a   s e n io lec tu re w it h   th e   S c h o o o f   El e c tri - c a a n d   El e c tro n ic   En g in e e rin g   USM .   S h e   w a p ro m o ted   to   a n   a ss o c iate   p ro f e ss o i n   2 0 1 5 .   He c u rre n re se a rc h   i n tere sts  in c lu d e   lo w - n o ise   a m p li f ier  d e sig n ,   a n a lo g   c ircu i d e sig n ,   a n d   ra d i o   f re q u e n c y   in teg ra ted   c ircu it   (RF IC)  d e sig n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.