Resumen de Heterogeneous Integration of RF and Microwave Systems Using Multi-layer Low-Temperature Co-fired Ceramics Technology
El objetivo de este trabajo es el desarrollo de una metodología de modelado para el análisis rápido, pero sin comprometer la precisión de la solución, de componentes pasivos no radiativos de RF en substratos multicapa. En lugar de seguir un enfoque de modelo compacto, utilizado frecuentemente en tecnologías integradas, el método se basa en el algoritmo numérico cuasi-estático de los elementos parciales de circuito equivalente (PEEC). Además de la velocidad y la precisión, éste puede ser incorporado en simuladores de circuitos; por tanto, los modelos ya están disponibles en la entrada de esquemático de forma transparente para el diseñador de circuitos. Utilizando este marco, la escalabilidad del modelo se mejora en términos de la geometría, la definición del corte tecnológico, las propiedades del material, la topología del componente y las condiciones de contorno electromagnéticas.
Esta disertación comienza mostrando las motivaciones que han llevado a su desarrollo y la capacidad real del método de resolución obtenido. A partir de aquí, se realiza la descripción de todo el desarrollo del marco numérico que se divide en tres partes que están interrelacionadas. En primer lugar, la formulación PEEC se adapta según el comportamiento electromagnético real del componente. Vale la pena subrayar que en esta formulación se utiliza una perspectiva diferente a la habitual y que está relacionada con el principio de los trabajos virtuales de d’Alembert. La segunda parte trata de cómo se evalúan los elementos parciales y constituye el núcleo principal del algoritmo. Se lleva a cabo utilizando soluciones analíticas de la función de Green (GF) del sustrato en el dominio espacial. Los elementos parciales, que forman la malla numérica del modelo, se ensamblan en la matriz del sistema siguiendo un procedimiento de análisis nodal modificado (MNA). En la última parte, se discute la importancia de la malla sobre la precisión de la solución y se propone un generador de malla basado en la física del componente y no sólo en la descripción de la geometría.
Como aplicación práctica de la metodología, se realiza la generación de una biblioteca de componentes pasivos RF para sustratos multicapa. Para la validación, el sustrato de fabricación elegido es una tecnología de cerámica multicapa sinterizada a baja temperatura (LTCC). Se ha fabricado y caracterizado experimentalmente diferentes conjuntos de dispositivos que han sido comparados con los datos de simulación obteniéndose unos excelentes resultados en cuanto a exactitud y velocidad de cálculo. Además, también se ha verificado los datos usando simuladores electromagnéticos comerciales.
