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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2511| Physics and Modeling of Interconnects in Printed Circuit Board Technology Considering the Attenuation and Phase Delay due to Conductor Surface Roughness | |
| María Teresa Serrano | |
| Reydezel Torres-Torres | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Microwave Transmission lines Microstrip SIW antennas | |
| Las tarjetas de circuitos impresos (o PCBs, por sus siglas en inglés), trabajan a frecuencias de operación cada vez más altas. Por ello, el análisis de las diferentes interconexiones, así como de los materiales que los componen, se vuelve crucial para las etapas de diseño y fabricación para que cumplan con los altos requerimientos de las diversas aplicaciones de alta velocidad. Sin embargo, con el aumento de frecuencia, efectos a microescala se vuelven relevantes, afectando la propagación de las ondas electromagnéticas viajando a través de las interconexiones. La rugosidad en los conductores, es de los más importantes a tener en cuenta, ya que es añadida intencionalmente para adherir las capas de materiales conductor y de dieléctrico que dan forma a las interconexiones en PCB. Desafortunadamente, esta rugosidad aumenta considerablemente la atenuación y el retraso de las señales propagadas. Por esta razón, en este trabajo se contribuye con el modelado de interconexiones que presenten rugosidad en los conductores, en donde se considera la relación causal entre los fenómenos físicos de atenuación y retraso asociados con la propagación de las ondas electromagnéticas. Además, se propone y se desarrolla una metodología para que, a partir de mediciones de parámetros S y de simulaciones electromagnéticas simples, se cuantifiquen las pérdidas debidas a la rugosidad en el conductor. Con esto, se puede calcular el factor de rugosidad necesario para la implementación de un modelo causal que permita describir la rugosidad presente en el conductor. Esta metodología se desarrolla primeramente en líneas de tipo microcinta, y después se propone su aplicación en antenas de parche. Posteriormente, se extiende el modelado hacia guías de onda en donde su modo de propagación sea diferente al de las líneas de microcinta. Además, también se propone una nueva ecuación para el cálculo de la impedancia de onda para guías de onda integradas en substrato (SIWs). Esta nueva formulación incluye las pérdidas debidas a los materiales y a la rugosidad presente en conductores, lo cual es una muy importante contribución para circuitos de microondas reales ya que ningún otro estudio incluye todas estas las pérdidas en el cálculo de la impedancia de SIWs. Printed circuit boards or PCBs are operating nowadays at increasingly higher frequencies; therefore, the analysis of the interconnects and the materials forming them is necessary. This analysis is highly recommended for the stages of design and fabrication to accomplish the requirements for high-speed applications. However, as the frequency increases, microscale effects are becoming more relevant since they significantly impact the propagation of the electromagnetic waves traveling through the interconnects. In this regard, the conductor roughness effect is one of the most important microscale effects. This is due to the fact that it is necessary to promote adhesion between the layers of conductor and dielectric materials forming the interconnects on PCBs. Unfortunately, the roughness effect significantly increases the losses and delay of the propagated signals. For this reason, this project contributes to the modeling of interconnects exhibiting the conductor roughness effect. Besides, the causal relation between the dispersion and dissipation phenomena affecting the propagation of the electromagnetic waves, is taken into account in the modeling. Furthermore, the development of a new methodology to describe the conductor surface roughness is presented. This methodology employs S-parameter data experimentally obtained and simple electromagnetic simulations to calculate the losses and delay due to the conductor roughness effect. Once these parameters are obtained, the quantification of the roughness correction factor can be calculated and used to carry on the implementation of a causal model that physically describes the conductor surface roughness. This methodology is firstly implemented for microstrip transmission lines, but later is applied to patch antennas. Afterwards, this methodology is extended for waveguides operating at microwave frequencies with a different propagation mode. Furthermore, a new equation to calculate the wave impedance for substrate integrated waveguides or SIWs is proposed. This formulation includes the losses due to the conductor and dielectric materials, as well as the ones considering the roughness effect. This is a very important contribution for practical microwave circuits since no other study includes all these types of losses on the calculation of the wave impedance for SIWs. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2023-12 | |
| Tesis de doctorado | |
| Inglés | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Serrano Serrano, M. T., (2023), Physics and Modeling of Interconnects in Printed Circuit Board Technology Considering the Attenuation and Phase Delay due to Conductor Surface Roughness, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| ELECTRÓNICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Electrónica |
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