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Elektromagnetische Simulation

Die Wechselwirkungen elektromagnetischer Felder und Wellen innerhalb einer Schaltung mit ihrer Umgebung spielen mit steigender Frequenz eine immer größere Rolle. Die Eigenschaften von Schaltungen und Modulen können daher oft nur unter Berücksichtigung von elektromagnetischen Feldern beschrieben werden. Die Maxwellschen Gleichungen verknüpfen die elektrischen und magnetischen Felder und beschreiben unter entsprechenden Rand- und Anregungsbedingungen die entsprechende Feldlösung. So lassen sich Feldverteilungen auf Leitungsstrukturen auf Chips, auf Übergängen zwischen Schaltungen, auf Leitungsführungen in Multi-Layer-Systemen oder z. B. in Gehäusen von elektronischen Schaltungen bestimmen.

Zudem wird es immer wichtiger, die Messspitzen (vielfach Koaxialleiter mit einem Übergang zu drei Nadelspitzen) zur Hochfrequenz-Messung von Halbleiterchips mit elektronischen Schaltungen genauer zu untersuchen. Nicht nur parasitäre Eigenschaften wie Abstrahlung, sondern auch die gewünschten Eigenschaften sind ohne elektromagnetische Simulation nicht zu verstehen.

Wellenausbreitung auf einer CPW-Leitung auf Keramik bei Anregung durch On-Wafer-Messspitzen (Untersuchungsschwerpunkt: parasitäre Felder)
Leitungs-Array auf einem Wafer: Felder im Substrat bei Anregung einer CPW-Leitung durch On-Wafer-Messspitzen (Untersuchungsschwerpunkt: Kopplung in benachbarte Leitungen)
Felder im Substrat bei Anregung einer CPW-Leitung durch On-Wafer-Messspitzen (Untersuchungsschwerpunkt: Kopplung in benachbarte Leitungen)
Wellenausbreitung in einem Flip-Chip-Aufbau bei einer unerwünschten Resonanz bei 276 GHz
3D-Ansicht des Flip-Chip-Aufbaus der zuvor gezeigten Animation
3D-Ansicht des Flip-Chip-Aufbaus der zuvor gezeigten Animation.
Feldbild der Abstrahlung einer Differentialleitung in einer mittleren Lage einer großen Leiterplatte (PCB)

Eines der wichtigsten numerischen Verfahren für diesen Zweck ist die "Finite-Integrations-Theorie", die den Raumbereich in hexahedrale Zellen aufteilt (diskretisiert) und die Maxwell'schen Gleichungen so in Matrix-Vektor-Gleichungen überführt. Neben weiteren Verfahren nutzen wir die Finite-Integrations-Theorie für unsere Untersuchungen und Entwurfszwecke. Das Spektrum der Anforderungen reicht von einfachen Mikrostreifenleitungen bei wenigen GHz bis zu Anwendungen mit komplexen Geometrien im THz-Bereich. Über die internen Anwendungen hinaus bietet das FBH diese Kompetenz auch für die Zusammenarbeit mit externen Partnern an.

Themenspektrum - Überblick

  • Modellierung passiver Elemente in integrierten Schaltungen (GaN, InP, …)
  • Packaging und Multi-Chip-Module (Flip-chip-, Dünnfilm-Technik, LTCC, Gehäuseaufbauten)
  • Sub-Millimeterwellen-Leitungen
  • Analyse von parasitären Effekten und Unsicherheiten bei Hochfrequenzmessungen und Kalibrationsalgorithmen

Das FBH verfügt über umfangreiche Erfahrung auf diesen Gebieten aus zahlreichen Projekten und Aufträgen von industriellen Partnern weltweit.

Ausgewählte Publikationen