[发明专利]一种使用基片集成波导连通电路结构的方法及电路传输结构

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种使用基片集成波导连通电路结构的方法及电路传输结构。

背景技术

基片集成波导（substrate integrated waveguide，SIW）是一种可以集成于介质基片中的新型导波结构，这种结构在介质基片中按一定间隔排列多个金属化通孔成为波导光滑侧壁的替代结构，从而与上下表面金属围成一个准封闭的导波结构，保持了金属波导的低插损、高功率容量等特点。基片集成波导已经被成功的用于设计多种微波结构，如基片集成波导天线、滤波器、双工器、功分器等。

微带线是微波领域传统的传输线结构，其具有的平面结构特点使其广泛的应用于微波与毫米波电路。现代微波电路使用微带线作为传输与连接结构。

在微波与毫米波电路中，经常使用未封装的单片集成电路的裸片（die）来实现电路的具体功能，比如低噪声放大器裸片、混频器裸片等。为了保证性能，这些裸片不能被封装，而必须通过键合（Wire Bonding）的方式连接到电路中来实现其功能。通常使用金丝或铝丝作为键合线将裸片键合到电路的微带线上。如图1所示，5为基片电路板，键合线4的一端键合在裸片的焊盘2上，另一端键合在微带线3上，从而实现裸片1与电路的连接。另外，在射频和微波电路中也常采用键合的方式来实现单片微波集成电路（MMIC）、集总式电阻和电容等元器件与微带线的互连，以及微波传输线之间等的互连。

但是，使用微带线作为传输线有着难以克服的缺陷。

第一，对电路板加工精度的敏感度。在毫米波频段，随着频率的升高，一定特性阻抗（比如50欧姆）的微带线的线宽越来越小，在相对介电常数2.2，0.127mm厚的Rogers RT/Duroid5880板材作为基板的情况下，50欧姆的微带线线宽大约在0.38mm。在键合时，考虑到阻抗匹配的情况，微带线的宽度可能会更细，可能会达到0.1mm-0.2mm的量级。而电路板厂商对微带线的图形加工精度在0.05mm-0.1mm左右，已经达到和微带线理论要求线宽相比拟的程度。在这种情况下，电路板加工精度将极大的影响使用微带线进行传输时，键合的阻抗匹配，进而影响传输的性能与结果。

第二，对微带基片的限制。根据电磁场理论，为避免高次模的出现，微带线应选用较低介电常数的介质基片。毫米波电路中经常选择相对介电常数为2.2的Rogers RT/Duroid5880板材作为基片。随着频率的提高，对基片的厚度也要求越来越薄，一般情况，为避免高次模出现，微带线的宽度不应大于其四分之一波长。在这种情况下，当频率到达E波段或W波段以上时，常用的0.508mm和0.254mm厚的Rogers RT/Duroid5880介质基片便无法使用，而只能选择更薄的（比如0.127mm）相应板材，便大大限制了基片的使用范围，另外，由于加工工艺限制，对较薄的基片的加工精度（钻孔及机械加工精度）明显差于较厚板材，电路中的相应性能会出现下降及恶化的情况。

第三，对键合性能的敏感度。在毫米波频段，随着频率的提高，键合的性能对键合线的属性越来越敏感。键合线的拱高、跨距、键合点位置及键合线的数量和线宽等因素对键合的效果具有很大的影响。在毫米波频段，上述各因素的改变会导致阻抗失配与反射，进而导致传输与反射性能迅速恶化。当微波频率逐渐升高，到达或超过V波段（50-75GHz）时，上述因素的轻微改变即可能会导致电路的反射与传输性能恶化到几乎不可用的地步。

总之，使用微带线作为传输线时，由于微带线线宽较小，微带线尺寸的的细微改变也会导致阻抗匹配情况的恶化，从而导致键合性能迅速下降。且对电路板加工精度、微带的介质基片以及键合性能，都有很高的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出了一种在毫米波频段的微波电路中，使用基片集成波导作为传输线连通电路结构的方法，以及电路传输结构。

为达到上述目的，本发明技术方案是这样实现的：

本发明提供一种使用基片集成波导连通电路结构的方法，首先预留需要连通的电路结构以及基片集成波导的位置，并设计该基片集成波导的参数；然后确定基片集成波导的金属化通孔位置；最后选择键合线的属性并进行键合。

进一步地，电路结构包括但不限于芯片的裸片、封装芯片、分立元件、微带线、共面波导、基片集成波导。

进一步地，设计该基片集成波导的参数具体指：首先用一个具有与该基片集成波导相同特性的介质填充波导等效该基片集成波导的导波模式，按照传统介质填充矩形波导传输理论计算出在相应的毫米波频段矩形波导的截面的宽边的长度；