Título
Análisis del desempeño de interconexiones fabricadas en substratos dieléctricos anisotrópicos
Autor
FRANCISCO JAVIER OLGUIN TELLEZ
Colaborador
REYDEZEL TORRES TORRES (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Transmission lines - (LÍNEAS DE TRANSMISIÓN) PCB - (PCB) Anisotropic media - (MEDIOS ANISOTRÓPICOS) Dielectric losses - (PÉRDIDAS DIELÉCTRICAS) Wave propagation - (PROPAGACIÓN DE ONDA) Microstrip lines - (LÍNEAS DE MICROSTRIP) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) FÍSICA - (CTI) ELECTRÓNICA - (CTI)
Resumen o descripción
This thesis presents a research about the microscale effects occurring in PCB interconnections associated with the anisotropy of the substrate. Two effects are considered: i) resonances originated by the fiber weave effect, and b) the impact of the anisotropy in the dielectric losses. For the case of the resonances, a model was developed using a 3D simulator, whereas the impact of the substrate anisotropy on the variation of the dielectric properties with the line position and orientation is analyzed through measurements. For the latter case, three pairs of microstrip lines were fabricated at 0°, 7°, and 15° with respect of the substrate weave in order to carry out the corresponding analysis. The frequency range of our interest covers from 50 MHz to 50 GHz since this range is required for communication channels transmitting signals up to approximately 30 Gbps.
The attenuation constant was experimentally obtained for the fabricated lines. Subsequently, the dielectric and conductor losses were separated from the experimental attenuation. It is important to mention that the dielectric losses presented an unexpected behavior (i.e. non linear variation with frequency). This behavior is originated by the microscale effects as explained in this document.
The results obtained in this thesis will allow PCB designers to select the appropriate layout for a particular application operating under specific frequency ranges while reducing the undesired microscale effects occurring on high-speed interconnects.
En esta tesis se presenta un estudio acerca de los efectos debidos al substrato en las interconexiones en las PCBs. Se consideran los siguientes dos efectos: resonancias originadas por el efecto de fibra de vidrio y el impacto que tiene la anisotropía en las pérdidas por dieléctrico. Para el caso de las resonancias, se realizó un modelo, en HFSS, para obtener la frecuencia de resonancia. En el caso de la anisotropía del substrato, se realizaron mediciones experimentales en 3 pares de líneas, que se encuentran a 0º, 7º y 15º con respecto al tejido horizontal de la tarjeta de prueba. El rango de frecuencias medido fue hasta los 50 GHz. Y los pares de líneas son microstrip depositados en dos tipos de substrato.
A partir de estas mediciones se obtuvo la constante de atenuación, la cual posteriormente es separada en sus contribuciones debidas al conductor y al dieléctrico. Es importante mencionar que las pérdidas por dieléctrico presentaron un comportamiento no esperado (y que no ha sido reportado en el estado del arte), por lo que se buscaron los posibles motivos del origen de esta discrepancia. Sin embargo, las posibles causas no satisficieron completamente este comportamiento, por lo que se reportan para posibles trabajos futuros.
Describir correctamente este comportamiento permitiría plantear modelos que representen estas pérdidas en función del ángulo de la línea de transmisión y las características geométricas de las líneas. En este sentido, habría grandes beneficios para el diseño de la circuitería de los PCBs. Encontrado este efecto hasta los 10 GHz ayudaría a disminuir las pérdidas y mejorar la integridad de las señales transmitidas, en especial aquéllas de alta frecuencia.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
enero de 2012
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Olguin-Tellez F.J.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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