ART Andreas Ardian Febrianto Bentuk geometri Full text
BEJ\TUK GEOAJETRI JALUR TRA.NSAflSI PAlM TATA LETAK ICJ>I(iJTAL Ga.h
Andreas Ardian Fehrianto
BENTUK GEOMETRI JALUR TRANSMISI PADA
TATA LETAK IC DIGITAL GaAs
Andreas Ardian Febrianto
Program Studi Teknik Flektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer - UKSW
Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711
Intisari
Tata letak keping JC GaAs memerlukan interkoneksi untuk keperluan konsumsi
daya dan transmisi sinyal. Penerapan tata letak keping IC GaAs dijelaskan dengan beberapa
struktur ragam TEM (transverse electromaRnetic) seperti micros/rip, coplanar strip (CPS),
atau coplanar waveguide (CPW). dan stripline Jalur interkoneksi yang terjadi pada GaAs
dapat dianalisis dengan menggunakan dua ragam TEM (ragam genap dan ragam gasal)
untuk model micros/rip dan stripline sehingga dapat dianalisis berdasarkan perbedaan
impedansi dan perbedaan kecepatan. Selain itu dapat juga dianalisis dengan mode
superposisi untuk model coplanar.
Kata kunci: Jalur transmisi: Tata letak IC Digital GaAs
l. Bentuk .Jalur Transmisi pada IC GaAs
Lapisan logam jamak adalah teknologi yang digunakan IC GaAs. Strukn1r yang
dihasilkan keping IC GaAs bersifat tidak planar sehingga menghasilkan step coverage oleh
jalur logam. Masalah muncul jika komponen-komponen yang digunakan dalam fabrikasi
untai terintegrasi disusun tidak dalam satu lapis melainkan dalam beberapa lapis ke atas.
Dua jenis lapisan pasimsi atau dielektrik yang umumnya digunakan adalah silikon nitride
dan polymide. Silikon nitride di!:,•1makan saat dibutuhkan lapisan dielektrik yang tinggi.
Polymide
adalah
lapisan
polimer
yang mempunya1 sifat keplanaran sehingga dapat
mengurangi masalah step cm·emge ji ka interkoneksi dengan logam lapisan ke dua
digunakan dan saat cnring temperaturnya rendah, yaitu 200" C - 400" C
145
Tedm6 Jurnalllmiah Elcklroleknika VoL') No.2
ｏｫｬｯ｢ｾｲ＠
20JU Hal 145
157
lnterkoneksi antara dua jalur transmisi dapat terjadi jika impedansinya match. Nilai
impedansi dari jalur transmisi dapat dihitung salah satunya dengan menggunakan
perhitungan impedansi dari bentuk geometri serupa yang sering diperoleh pada tata letak
dari IC GaAs. Bentuk geometri serupa tersebut adalah c:oplauar wavet,'1ride, copla11ar
strips. micro.wrip. stripline.
1.1. Jalur Tt·ansmisi dengan Bentuk Geometri Copla11ar
I.I. I. Jalur Transmisi dengan Bentuk Geometri Coplanar Waveguide
(CPW)
Pandu gelombang cop/auar tersusun dari "couductiiiJ? strip" di tengah, diletakkan
pada substrat dielektrik dan di paralel dengan dua coplanar ground seperti gambar berikut
ini.
Gambar 1. Tampang Lintang Coplanar Waveguide .
Keuntungan peranti ini adalah bahwa komponen untai pasif atau ak1if dapat
dihubungkan dengan peranti ini, baik secara seri atau paralel. Pandu gelombang coplwwr
ini dipakai sebagai unsur untai dan sebagai saluran interkoneksi
146
BtJ\TUK (i£0ll/ETRI JA.LUR TRA!V.\'AI/SI P-"J/).4 TAT-t LETAK IC DUi/1A/, GaA"
Am/reus Ardiau Fehria111o
Rumus pendekatan impedansi karakteristik pandu gelombang coplanar dengan
asumsi t kccil . 0 · k
I dan h • w adalah •
(I )
7
1.0
dengan
,,!.
s +
s
Iebar strip - tengah .
Iebar slot I alur ; dan
w
CCC
E r._•
= konstanta dieletrik relatif.
Rumus empiris
E,
=
211
+1[
2
adalah
(
'
- - tanhl.I,785log
1.1.2.
h
!I'
kw(
.
·(
. )(0,15+k)\l
+1,7:YJJ+0,04-0,7A I 0,1 ｾＺＬ＠ Ｍｾｪ＠
/
h \
100
J
.
Jalur Transmisi dengan Bentuk Geometri Coplanar strips (CPS)
Stmktur coplanar
strips hampir sama dengan saluran transmisi "1wiu
Ragam rambatan gelombang coplanar
ｳｴｲｩｰＮｾﾷ＠
sama dengan !win
lead'.
lead yaitu pada
frekuensi tinggi bersifat sebagai non TEM dan pada frekuensi rendah bersifat sebagai Quasi
TEM.
147
Tl:chne Junwl llmiah Ekktwtekmka Vol
(J N0
'1
Oktober 201!1 Hal 14"' ·· !:'7
_,;I
Gambar 2 Tampang Lintang ( 'oplanar Strips
Dua strip dianggap terpisah dari kondukior yang berdekatan pada permukaan
Rumus pendekatan impedansi karakteristik untuk jarak antara coplanar - strips dan
konduktor terdekat sebesar 10 b dan, 0 :; k < 0,707, adalah
Zo
dengan
k
.Jk'j, ohm
120;r 1 ( l +
2
,.-;:
= >JEert
,-;:-. · ;r In
(2)
1 Vk
a
b
2
, dan
E," adalah konstanta dielektrik relatif
1.2. Jalur T•·ansmisi dengan Bentuk Geometri Stripline
Stripline ini cocok untuk untai berpita (BW) Iebar. Kerugiannya adalah sekali
dibuat, untai tidak dapat dimodifikasi karena "strip" di tengah logam tersebut ditutup oleh
dielektrik yang diapit oleh dua logam. Ragam rambatan gelombang sfripline adalah TEM.
148
II
BEl\Tl/K GEOllJETRI 1/H.UR TRAN,\'/HISI PADA TATA LETAK /C DIGIT4L GaA\
A11dreas Ardiw1 Fehna111o
" ,.. +
---:t_
t
logam
Ground
Gambar :i Tampang Lintang .)'trip/inc
NiJai pendekatan impedansi karak:teristik
Andreas Ardian Fehrianto
BENTUK GEOMETRI JALUR TRANSMISI PADA
TATA LETAK IC DIGITAL GaAs
Andreas Ardian Febrianto
Program Studi Teknik Flektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer - UKSW
Jalan Diponegoro 52-60, Salatiga 50711
Intisari
Tata letak keping JC GaAs memerlukan interkoneksi untuk keperluan konsumsi
daya dan transmisi sinyal. Penerapan tata letak keping IC GaAs dijelaskan dengan beberapa
struktur ragam TEM (transverse electromaRnetic) seperti micros/rip, coplanar strip (CPS),
atau coplanar waveguide (CPW). dan stripline Jalur interkoneksi yang terjadi pada GaAs
dapat dianalisis dengan menggunakan dua ragam TEM (ragam genap dan ragam gasal)
untuk model micros/rip dan stripline sehingga dapat dianalisis berdasarkan perbedaan
impedansi dan perbedaan kecepatan. Selain itu dapat juga dianalisis dengan mode
superposisi untuk model coplanar.
Kata kunci: Jalur transmisi: Tata letak IC Digital GaAs
l. Bentuk .Jalur Transmisi pada IC GaAs
Lapisan logam jamak adalah teknologi yang digunakan IC GaAs. Strukn1r yang
dihasilkan keping IC GaAs bersifat tidak planar sehingga menghasilkan step coverage oleh
jalur logam. Masalah muncul jika komponen-komponen yang digunakan dalam fabrikasi
untai terintegrasi disusun tidak dalam satu lapis melainkan dalam beberapa lapis ke atas.
Dua jenis lapisan pasimsi atau dielektrik yang umumnya digunakan adalah silikon nitride
dan polymide. Silikon nitride di!:,•1makan saat dibutuhkan lapisan dielektrik yang tinggi.
Polymide
adalah
lapisan
polimer
yang mempunya1 sifat keplanaran sehingga dapat
mengurangi masalah step cm·emge ji ka interkoneksi dengan logam lapisan ke dua
digunakan dan saat cnring temperaturnya rendah, yaitu 200" C - 400" C
145
Tedm6 Jurnalllmiah Elcklroleknika VoL') No.2
ｏｫｬｯ｢ｾｲ＠
20JU Hal 145
157
lnterkoneksi antara dua jalur transmisi dapat terjadi jika impedansinya match. Nilai
impedansi dari jalur transmisi dapat dihitung salah satunya dengan menggunakan
perhitungan impedansi dari bentuk geometri serupa yang sering diperoleh pada tata letak
dari IC GaAs. Bentuk geometri serupa tersebut adalah c:oplauar wavet,'1ride, copla11ar
strips. micro.wrip. stripline.
1.1. Jalur Tt·ansmisi dengan Bentuk Geometri Copla11ar
I.I. I. Jalur Transmisi dengan Bentuk Geometri Coplanar Waveguide
(CPW)
Pandu gelombang cop/auar tersusun dari "couductiiiJ? strip" di tengah, diletakkan
pada substrat dielektrik dan di paralel dengan dua coplanar ground seperti gambar berikut
ini.
Gambar 1. Tampang Lintang Coplanar Waveguide .
Keuntungan peranti ini adalah bahwa komponen untai pasif atau ak1if dapat
dihubungkan dengan peranti ini, baik secara seri atau paralel. Pandu gelombang coplwwr
ini dipakai sebagai unsur untai dan sebagai saluran interkoneksi
146
BtJ\TUK (i£0ll/ETRI JA.LUR TRA!V.\'AI/SI P-"J/).4 TAT-t LETAK IC DUi/1A/, GaA"
Am/reus Ardiau Fehria111o
Rumus pendekatan impedansi karakteristik pandu gelombang coplanar dengan
asumsi t kccil . 0 · k
I dan h • w adalah •
(I )
7
1.0
dengan
,,!.
s +
s
Iebar strip - tengah .
Iebar slot I alur ; dan
w
CCC
E r._•
= konstanta dieletrik relatif.
Rumus empiris
E,
=
211
+1[
2
adalah
(
'
- - tanhl.I,785log
1.1.2.
h
!I'
kw(
.
·(
. )(0,15+k)\l
+1,7:YJJ+0,04-0,7A I 0,1 ｾＺＬ＠ Ｍｾｪ＠
/
h \
100
J
.
Jalur Transmisi dengan Bentuk Geometri Coplanar strips (CPS)
Stmktur coplanar
strips hampir sama dengan saluran transmisi "1wiu
Ragam rambatan gelombang coplanar
ｳｴｲｩｰＮｾﾷ＠
sama dengan !win
lead'.
lead yaitu pada
frekuensi tinggi bersifat sebagai non TEM dan pada frekuensi rendah bersifat sebagai Quasi
TEM.
147
Tl:chne Junwl llmiah Ekktwtekmka Vol
(J N0
'1
Oktober 201!1 Hal 14"' ·· !:'7
_,;I
Gambar 2 Tampang Lintang ( 'oplanar Strips
Dua strip dianggap terpisah dari kondukior yang berdekatan pada permukaan
Rumus pendekatan impedansi karakteristik untuk jarak antara coplanar - strips dan
konduktor terdekat sebesar 10 b dan, 0 :; k < 0,707, adalah
Zo
dengan
k
.Jk'j, ohm
120;r 1 ( l +
2
,.-;:
= >JEert
,-;:-. · ;r In
(2)
1 Vk
a
b
2
, dan
E," adalah konstanta dielektrik relatif
1.2. Jalur T•·ansmisi dengan Bentuk Geometri Stripline
Stripline ini cocok untuk untai berpita (BW) Iebar. Kerugiannya adalah sekali
dibuat, untai tidak dapat dimodifikasi karena "strip" di tengah logam tersebut ditutup oleh
dielektrik yang diapit oleh dua logam. Ragam rambatan gelombang sfripline adalah TEM.
148
II
BEl\Tl/K GEOllJETRI 1/H.UR TRAN,\'/HISI PADA TATA LETAK /C DIGIT4L GaA\
A11dreas Ardiw1 Fehna111o
" ,.. +
---:t_
t
logam
Ground
Gambar :i Tampang Lintang .)'trip/inc
NiJai pendekatan impedansi karak:teristik