[发明专利]一种基于HTCC的超宽带毫米波垂直互联结构

说明书

本发明提供了一种基于HTCC的超宽带毫米波垂直互联结构，属于射频互联技术领域。包括HTCC衬底和PCB母板；HTCC衬底和PCB母板上依次串联有由第一共面波导、第一类同轴、第一带状线、第二类同轴、第二带状线以及第二共面波导形成的传输子结构。本发明对采用HTCC作衬底材料的SIP，提供一种基于成熟HTCC工艺技术的超宽带毫米波垂直互联结构，该射频垂直互联结构实现了工作频率高、工作频段宽、插入损耗低等优良的电特性，且满足易于加工、可靠性高等特点。

技术领域

本发明属于射频互联技术领域，尤其涉及一种基于HTCC的超宽带毫米波垂直互联结构。

背景技术

在后摩尔时代，先进的半导体芯片技术已接近物理极限，系统级封装(System inPackage，SiP)是超越摩尔定律下的重要实现路径。SiP是从封装的立场出发，对不同芯片进行并排或叠加的封装方式，将多个具有不同功能的有源电子元件与可选无源器件，以及诸如微机电器件或者光学器件等其他器件优先组装到一起，实现一定功能的单个标准封装件。

SIP一般由衬底、金属围框、封焊盖板和内部电路(由多种器件互联组成)等几部份构成，SIP一般通过衬底底面的焊盘锡焊在PCB母板上使用。高温共烧陶瓷(HighTemperature Co-fired Ceramic，HTCC)因其高频电特性优越、可实现多层结构、高杨氏模量(不易变形)、高气密性、在温度变化下维持高刚性等特点，被广泛用作SiP的衬底材料。

HTCC衬底一般是由钨导体层与陶瓷介质层相互交叠形成多层结构，两层钨导体层之间通过垂直钨柱互联；PCB母板一般是由铜导体层与有机介质层相互交叠形成多层结构，两层铜导体层之间通过垂直金属通孔互联。通过合理设计HTCC衬底中每层钨导体层图形、钨导体层间的垂直钨柱和PCB母板中每层铜导体层图形、铜导体层间的垂直金属通孔可得到合适的垂直互联结构，用于完成SiP内部电路到PCB母板上的射频信号传输。随着信号频率的升高、信号带宽的展宽，其射频信号在垂直互联结构中传输的不连续性成为制约SiP在超高频、超宽带领域应用的瓶颈。在目前主流HTCC工艺水平的基础上，尽可能实现更高频率、更宽带宽、更低插入损耗的垂直互联结构是问题的关键。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于HTCC的超宽带毫米波垂直互联结构，对采用HTCC作衬底材料的SIP，提供一种基于成熟HTCC工艺技术的超宽带毫米波垂直互联结构，该射频垂直互联结构实现了工作频率高、工作频段宽、插入损耗低等优良的电特性，且需要满足易于加工、可靠性高等特点。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于HTCC的超宽带毫米波垂直互联结构，包括：由上而下依次设置有HTCC衬底顶层电路、HTCC衬底上介质层、HTCC衬底中间层电路、HTCC衬底下介质层以及HTCC衬底底层电路的HTCC衬底，以及由上而下依次设置有PCB母板顶层电路和PCB母板接地平面的PCB母板；

所述HTCC衬底和PCB母板上依次串联有由第一共面波导、第一类同轴、第一带状线、第二类同轴、第二带状线以及第二共面波导形成的传输子结构。

本发明的有益效果是：本发明通过合理设计HTCC衬底中每层钨导体层图形、钨导体层间的垂直钨柱和PCB母板中每层铜导体层图形、铜导体层间的垂直金属通孔，得到了垂直互联结构：从SIP内部电路到PCB母板上形成由第一共面波导、第一类同轴、第一带状线、第二类同轴、第二带状线以及第二共面波导这六种特性阻抗为50Ω传输线依次串联的传输子结构，同时在第一共面波导和第一类同轴、第一类同轴和第一带状线、第一带状线和第二类同轴之间使用高低阻抗匹配结构，在第二类同轴和第二带状线之间为降低制造难度使用直连匹配结构，在第二带状线和第二共面波导之间使用宽度渐变匹配结构。本发明实现了2GHz～40GHz全频段插入损耗不大于0.36dB的超宽带毫米波射频垂直互联，具有工作频率超高、工作频段超宽、插入损耗超低等优异的电特性，同时该互联结构易于加工、可靠性高、一致性好，可派生性强，非常适合批量生产。