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Main Title: Modellierung von Via-Arrays für die Hochfrequenz-Aufbautechnik
Translated Title: Modelling of Via-Arrays for the High Frequency Packaging Technology
Author(s): Buchta, Michael
Advisor(s): Böck, Georg
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Via-Arrays spielen eine wichtige Rolle in planaren Schaltungen und der dazugehörenden Aufbautechnik im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich, vor allem bei Multi-Layer-Aufbauten. Dabei werden Via-Arrays verwendet, um unerwünschte Parallel-Platten-Moden zwischen den einzelnen Metallisierungsebenen zu unterbinden. In Abhängigkeit von der eingesetzten Technologie stößt man jedoch bereits ab 40 GHz auf Resonanzen innerhalb des Via-Arrays, die eine einwandfreie Funktion der Schaltung unmöglich machen. Dies kann zwar mit den heute verfügbaren elektromagnetischen Simulationswerkzeugen untersucht werden. Der dazu notwendige Aufwand und das fehlende quantitative Verständnis der zugrunde liegenden Phänomene verhindern jedoch, dass diese Überlegungen beim Design berücksichtigt werden können, ohne allzu große Sicherheitsmargen einführen zu müssen. Daher werden in dieser Arbeit Via-Arrays systematisch untersucht mit dem Ziel, analytische Modelle zu entwickeln, die die zugrunde liegenden Phänomene effizient und zugleich exakt beschreiben. Mit Hilfe dieser Modelle kann der Schaltungsdesigner schnell und mit hoher Genauigkeit abschätzen, welche Technologie bis zu welchen Betriebsfrequenzen verwendet werden kann bzw. welches Layout bei vorgegebener Technologie am vorteilhaftesten ist. Die Ergebnisse beschreiben sowohl die Via-Arrays selbst als auch den parasitären "Rand"-Effekt, der durch den technologisch unvermeidlichen Überstand der Metallisierungsflächen am Rand der Struktur verursacht wird. Die vorgestellten Modelle werden mit Hilfe numerischer Simulationen und experimenteller Untersuchungen hinsichtlich ihrer Genauigkeit bewertet und verifiziert. Die sehr gute Übereinstimmung der Ergebnisse aus Messung und Modell zeigt, dass mit Hilfe der Modelle sowohl die Grenzfrequenz fGrenz des Via-Arrays als auch die Frequenz, ab der der Randeffekt ein merkliches Übersprechen verursacht, effizient und genau bestimmt werden können.
Via-Arrays play an important role in the realm of packaging at microwave and millimetre wave frequencies. They are used to suppress unwanted parallel-plate modes between the metal layers and crosstalk. In dependence to the used technology at frequencies of 40 GHz and beyond resonances can be found which disturb the circuit functionality heavily. With today's electromagnetc simulation software and computer hardware this can be numerically calculated, but to understand the phenomenon of these resonances is essentially to optimise the design of such via-arrays without introducing enormous margin. In this work via-arrays are analysed with the aim to develop analytical models, which describe the underlying phenomenon efficiently. Measurements where carried out to confirm the validity of the model. With this model the designer is enabled to understand and to optimise the design quickly and without carrying out time consuming numerical simulations.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-15305
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1876
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1579
Exam Date: 22-Jan-2007
Issue Date: 24-Apr-2007
Date Available: 24-Apr-2007
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Feldtheorie
Mikrowellentechnik
Millimeterwellen
Via-Array
Field theory
Millimeter wave
Rf
Via-array
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