[發明專利]一種基于HTCC的超寬帶毫米波垂直互聯結構

有效

• 申請號: 202111233025.2
• 申請日: 2021-10-22
• 公開（公告）號: CN114006139B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 姚劍平;孫科;楊秀強;楊先國;李慶東;李碩友;楊飛
• 申請（專利權）人: 成都西科微波通訊有限公司
• 主分類號: H01P5/08
• 分類號: H01P5/08;H01L23/66;H01L23/498
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 韋海英

本發明提供了一種基于HTCC的超寬帶毫米波垂直互聯結構，屬于射頻互聯技術領域。包括HTCC襯底和PCB母板；HTCC襯底和PCB母板上依次串聯有由第一共面波導、第一類同軸、第一帶狀線、第二類同軸、第二帶狀線以及第二共面波導形成的傳輸子結構。本發明對采用HTCC作襯底材料的SIP，提供一種基于成熟HTCC工藝技術的超寬帶毫米波垂直互聯結構，該射頻垂直互聯結構實現了工作頻率高、工作頻段寬、插入損耗低等優良的電特性，且滿足易于加工、可靠性高等特點。

技術領域

本發明屬于射頻互聯技術領域，尤其涉及一種基于HTCC的超寬帶毫米波垂直互聯結構。

背景技術

在后摩爾時代，先進的半導體芯片技術已接近物理極限，系統級封裝(System inPackage，SiP)是超越摩爾定律下的重要實現路徑。SiP是從封裝的立場出發，對不同芯片進行并排或疊加的封裝方式，將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件，以及諸如微機電器件或者光學器件等其他器件優先組裝到一起，實現一定功能的單個標準封裝件。

SIP一般由襯底、金屬圍框、封焊蓋板和內部電路(由多種器件互聯組成)等幾部份構成，SIP一般通過襯底底面的焊盤錫焊在PCB母板上使用。高溫共燒陶瓷(HighTemperature Co-fired Ceramic，HTCC)因其高頻電特性優越、可實現多層結構、高楊氏模量(不易變形)、高氣密性、在溫度變化下維持高剛性等特點，被廣泛用作SiP的襯底材料。

HTCC襯底一般是由鎢導體層與陶瓷介質層相互交疊形成多層結構，兩層鎢導體層之間通過垂直鎢柱互聯；PCB母板一般是由銅導體層與有機介質層相互交疊形成多層結構，兩層銅導體層之間通過垂直金屬通孔互聯。通過合理設計HTCC襯底中每層鎢導體層圖形、鎢導體層間的垂直鎢柱和PCB母板中每層銅導體層圖形、銅導體層間的垂直金屬通孔可得到合適的垂直互聯結構，用于完成SiP內部電路到PCB母板上的射頻信號傳輸。隨著信號頻率的升高、信號帶寬的展寬，其射頻信號在垂直互聯結構中傳輸的不連續性成為制約SiP在超高頻、超寬帶領域應用的瓶頸。在目前主流HTCC工藝水平的基礎上，盡可能實現更高頻率、更寬帶寬、更低插入損耗的垂直互聯結構是問題的關鍵。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于HTCC的超寬帶毫米波垂直互聯結構，對采用HTCC作襯底材料的SIP，提供一種基于成熟HTCC工藝技術的超寬帶毫米波垂直互聯結構，該射頻垂直互聯結構實現了工作頻率高、工作頻段寬、插入損耗低等優良的電特性，且需要滿足易于加工、可靠性高等特點。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種基于HTCC的超寬帶毫米波垂直互聯結構，包括：由上而下依次設置有HTCC襯底頂層電路、HTCC襯底上介質層、HTCC襯底中間層電路、HTCC襯底下介質層以及HTCC襯底底層電路的HTCC襯底，以及由上而下依次設置有PCB母板頂層電路和PCB母板接地平面的PCB母板；

所述HTCC襯底和PCB母板上依次串聯有由第一共面波導、第一類同軸、第一帶狀線、第二類同軸、第二帶狀線以及第二共面波導形成的傳輸子結構。

本發明的有益效果是：本發明通過合理設計HTCC襯底中每層鎢導體層圖形、鎢導體層間的垂直鎢柱和PCB母板中每層銅導體層圖形、銅導體層間的垂直金屬通孔，得到了垂直互聯結構：從SIP內部電路到PCB母板上形成由第一共面波導、第一類同軸、第一帶狀線、第二類同軸、第二帶狀線以及第二共面波導這六種特性阻抗為50Ω傳輸線依次串聯的傳輸子結構，同時在第一共面波導和第一類同軸、第一類同軸和第一帶狀線、第一帶狀線和第二類同軸之間使用高低阻抗匹配結構，在第二類同軸和第二帶狀線之間為降低制造難度使用直連匹配結構，在第二帶狀線和第二共面波導之間使用寬度漸變匹配結構。本發明實現了2GHz～40GHz全頻段插入損耗不大于0.36dB的超寬帶毫米波射頻垂直互聯，具有工作頻率超高、工作頻段超寬、插入損耗超低等優異的電特性，同時該互聯結構易于加工、可靠性高、一致性好，可派生性強，非常適合批量生產。