Entwurf von passiven Hochfrequenzkomponenten in Mehrlagensubstraten mit Hilfe von funktionalen Vias
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Projektes wurden Vias (elektrische Durchkontaktierungen) auf Leiterplatten erfolgreich für den Entwurf von Hochfrequenzkomponenten erprobt und entsprechende Entwurfsrichtlinien abgeleitet. Ausgehend von den fundamentalen Eigenschaften der elektromagnetischen Kopplung zwischen Vias und der zeitlichen Signal-Verzögerung auf Vias konnten Richtkopppler, Anpassnetzwerke und Filter im Frequenzbereich bis 20 GHz realisiert werden. Eine untere Frequenzgrenze von typischerweise einigen GHz ist in der Praxis dabei durch die Dicke der Leiterplatte gegeben. Die theoretischen Vorhersagen wurden sowohl durch Messungen als auch durch Simulationen bestätigt. Im Laufe der Arbeiten wurde zur schnellen Vorhersage der Eigenschaften dieser Hochfrequenzkomponenten ein eigenes, schnelles Programm zur Analyse von Vias und Leitungen in Mehrlagensubstraten angepasst und erweitert. Damit steht am Ende des Projektes ein effizientes Entwurfs-Werkzeug im Frequenzbereich bis ca. 25 GHz zur Verfügung. In der zukünftigen Forschung soll eine Ausarbeitung der Vorzüge und Nachteile des Einsatzes von Vias für weitere Komponenten und Substrate erfolgen. Insbesondere von Keramiken mit ihren kleinen dielektrischen Verlusten und hohen relativen Dielektrizitätskonstanten ist zu erwarten, dass sie vorteilhaft eingesetzt werden können.
Publications
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A. Hardock, S. Müller, X. Duan, H.-D. Brüns, C. Schuster
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A. Hardock, R. Rimolo-Donadio, H.-D. Brüns, C. Schuster
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(See online at https://doi.org/10.1109/TCPMT.2014.2314074) - ”Signal integrity: Efficient, physics-based via modeling: Return path, impedance, and stub effect control“, IEEE Electromagnetic Compatibility Magazine, Volume: 3, Issue: 1, 1st Quarter 2014, 76-84
J. Fan, A. Hardock, R. Rimolo-Donadio, S. Müller, Y. H. Kwark, C. Schuster
(See online at https://dx.doi.org/10.1109/MEMC.2014.6798802) - ”Chebyshev filter design using vias as quasi-transmission lines in printed cuircuit boards”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Volume: 63, Issue: 3, March 2015, 976-985
A. Hardock, H.-D. Brüns, C. Schuster
(See online at https://doi.org/10.1109/TMTT.2015.2396892)
