[发明专利]用于微波传输的共面波导及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微波传输的波导结构基板上的架空共面波导以及在该基板上制作该种架空共面波导的方法。

背景技术

在单片微波集成电路（常缩写为MMIC）中，传输线被用来发送和提取信号，并在MMIC组件之间的互连。 由于历史的发展，大多数MMIC产品使用的是微带形式的传输线波导。

图1（a）所示的是在一个具有基板厚度110T和基板宽度110W的基板110上的微带线或者微带传输线波导100的横截面示意图，基板110有：具有背面接地金属层的厚度120T的背面接地金属层120以及具有微带线宽度130W和微带线厚度130T的微带线130。 微带传输线波导的阻抗是由微带线的宽度130W，基板厚度110T和基板材料的介电常数ε_sb控制。在MMIC的开发中，最好含有正面接地金属层以简化封装和连接。 

图 1（b）所示的是在基板110上一种微带传输线波导100'，具有微带线130，背面接地金属层120和正面接地金属层145。其中，所述正面接地金属层145通过所述基板中的导通孔140与背面接地金属层120相连。 由于基板厚度110T较大，在MMIC制造导通孔140需要大量额外的成本和工序。 

为了简化具有正面接地金属层的微波波导制造，这里提供一种共面波导150的剖面图，如图 1（c）所示，基板155具有基板宽度155W和基板厚度155T，共面传输线160具有共面传输线宽度160W和共面传输线的厚度160T，正面接地金属层165，170具有正面接地金属层的厚度165T，170T，正面接地金属层的宽度165W，170W，以及正面接地金属层至共面传输线的间隙165G，170G，其具有正面接地金属层至共面传输线的间隙宽度165GW，170GW，可选的还包含一个具有背面接地金属层厚度180T的背面接地金属层180。 

在图 1（d）中描述了在基板155上的共面波导150有微波传输时，微波通过共面传输线160的情景。该传输微波周围分布有自由空间电磁场190F，190F '和基板电磁场190S，190S'。由于上部空间115的空气介电常数ε_air和基板155的介电常数ε_sb存在差异，该传播的微波会有不必要的介电损耗和色散，导致传输的微波质量劣化。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种在具有多个基板腔体和多个支柱的基板上可用于微波传输的共面波导，该共面波导的共面传输线被所述的多个支柱支撑，以减少所述微波不必要的介电损耗和色散。

为实现上述目的，本发明提出了一种波导结构基板上的架空共面波导，可减少介电损耗和色散，该架空共面波导包括多个基板腔体，多个支柱，一条中央架空传输线和正面接地金属层，所述中央架空传输线被所述多个支柱支撑，该支柱位于相邻基板腔体之间，使所述的基板腔体分隔。

所述波导结构基板的材料是选自一个材料组：玻璃，感光玻璃，氧化硅，氮化硅，氧化铝，氮化铝和它们的混合物。

所述支柱的长度小于所述基板腔体的长度。

所述的正面接地金属层部分重叠在所述基板腔体上。

其中所述的中央架空传输线的宽度和正面接地金属层至该中央架空传输线的间隙宽度是根据所述架空共面波导的特性阻抗选择的。

上述发明提出的波导结构基板上的架空共面波导，还包括可选的背面接地金属层，所述中央架空传输线、正面接地金属层、以及背面接地金属层的材料是选自一个材料组： 钛，钨，钽，铬，铝，镍，铜，银，金以及它们合金。

本发明的目的之二是提出一种在具有至少一个基板腔体和多个独立支柱的基板上可用于微波传输的共面波导，该共面波导的共面传输线被所述的多个独立支柱支撑，以减少所述微波不必要的介电损耗和色散。

为实现上述本发明的第二个目的，本发明提出了一种在波导结构基板上具有独立支柱的架空共面波导，可减少介电损耗和色散，该架空共面波导包括一个基板腔体，多个独立支柱，一条中央架空传输线和正面接地金属层，所述的中央架空传输线被所述的多个独立支柱支撑。

所述的波导结构基板的材料是选自一个材料组：玻璃，感光玻璃，氧化硅，氮化硅，氧化铝，氮化铝和它们的混合物。

所述独立支柱的长度既小于所述基板腔体的长度，也小于每个独立支柱之间的间距长度。

其中所述的正面接地金属层部分重叠在所述基板腔体上。

其中中央架空传输线的宽度和正面接地金属层至中央架空传输线的间隙宽度是根据所述架空共面波导的特性阻抗选择的。