專利名稱：基于ltcc技術(shù)的微帶-帶狀線轉(zhuǎn)換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋了 LTCC技術(shù)、微帶_帶狀線轉(zhuǎn)換等技術(shù)，利用一種類似于矩形同軸線的變形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)LTCC層疊結(jié)構(gòu)中表面微帶傳輸線與層內(nèi)帶狀線的轉(zhuǎn)換。該技術(shù)可應(yīng)用于基于LTCC技術(shù)的收發(fā)組件等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微波射頻電路和微電子技術(shù)不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)日趨小型化、輕量化，各種電路工藝如薄膜技術(shù)，多層電路板技術(shù)，陶瓷技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。日漸成熟的微波多芯片組件技術(shù)把芯片的微組裝技術(shù)、混合集成電路的厚膜技術(shù)以及印制板技術(shù)中多層基板技術(shù)融為一體，大大減小了電路體積，提高了集成度和可靠性，全面提升了系統(tǒng)的整體性能。 其中低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)被認(rèn)為是最適合于微波毫米波多芯片組件(MCM)而且最具前途的一種技術(shù)。它采用微波傳輸線(如微帶線、帶狀線和共面波導(dǎo))、邏輯控制線和電源線的混合信號(hào)設(shè)計(jì)，將它們組合在一個(gè)LTCC三維微波傳輸結(jié)構(gòu)中，并且可將電阻、電容和電感等無源元件集成在LTCC多層微波電路基板中，進(jìn)一步提高集成度和可靠性。LTCC技術(shù)，是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個(gè)無源元件埋入其中，然后疊壓在一起，在900°C下燒結(jié)，制成三維電路網(wǎng)絡(luò)的無源集成組件，也可制成內(nèi)置無源元件的三維電路基板，在其表面可以貼裝MMIC，制成無源/有源集成的功能模塊。在LTCC的多層設(shè)計(jì)中，常常需要一種結(jié)構(gòu)連接內(nèi)部元件和表面元件，微帶線和共面波導(dǎo)一般用于表面?zhèn)鬏斁€。在內(nèi)部，由于帶狀線埋置于上下兩地之間，能很好地屏蔽輻射，所以帶狀線是內(nèi)部傳輸線的良好選擇。傳輸微波信號(hào)的微帶線和帶狀線之間通過垂直互聯(lián)以提高電路密度和減小電路的體積。在LTCC三維互聯(lián)結(jié)構(gòu)中，由于每層傳輸線的特性不同，層與層之間如果采用通常的方式，即通過實(shí)心通孔連接，而一個(gè)通孔相當(dāng)于一個(gè)電感，這勢(shì)必將影響信號(hào)在層間傳輸?shù)钠ヅ湫阅?。微帶線與帶狀線之間的轉(zhuǎn)換如果設(shè)計(jì)不當(dāng)， 將對(duì)電路中微波信號(hào)的傳輸產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，例如微波輻射和能量反射等等，增加電路中的損耗。因此，在LTCC技術(shù)中，合理的設(shè)計(jì)微帶線和帶狀線之間的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)阻抗的良好匹配，從而減小電路中的損耗，提高電路的匹配性能則顯得十分重要。本發(fā)明中設(shè)計(jì)的一種基于LTCC技術(shù)的微帶線到帶狀線的轉(zhuǎn)換將有效減少信號(hào)傳輸?shù)膿p耗，改善電路的匹配性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種基于LTCC技術(shù)的Ku波段微帶_帶狀線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)， 這個(gè)結(jié)構(gòu)便于加工，低成本，并且能夠有效改善信號(hào)在多層之間傳輸?shù)钠ヅ湫阅?，主要?yīng)用于基于LTCC層疊技術(shù)的多芯片組件中微帶線與帶狀線之間的垂直轉(zhuǎn)換。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種應(yīng)用于基于LTCC層疊技術(shù)的多芯片組件中微帶線與帶狀線之間的垂直轉(zhuǎn)換，包括LTCC基板表層用于傳輸信號(hào)的微帶線，層內(nèi)用于傳輸信號(hào)的帶狀線和連接微帶線與帶狀線的一種類似于矩形同軸線的變形結(jié)構(gòu)。微波信號(hào)由表層通過這種類矩形同軸線的結(jié)構(gòu)傳輸?shù)絻?nèi)層的帶狀線，再由另一個(gè)這樣的類矩形同軸線傳輸?shù)奖韺拥奈Ь€。這種類似于矩形同軸線的結(jié)構(gòu)，包含了一個(gè)用于連接微帶線和帶狀線的信號(hào)通孔和若干用于屏蔽的通孔。連接微帶線和帶狀線的信號(hào)通孔相當(dāng)于矩形同軸線的內(nèi)導(dǎo)體，而由若干通孔圍成的多邊形則相當(dāng)于矩形同軸線的外層屏蔽層，此結(jié)構(gòu)不同于通常所采用的直接通孔連接的方式，其具有以下特點(diǎn)1.適用于基于LTCC層疊技術(shù)的多芯片組件。這種結(jié)構(gòu)主要用于微波信號(hào)在LTCC 多層之間的轉(zhuǎn)換，以減小電路的體積，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化和輕量化；2.實(shí)現(xiàn)微帶線與帶狀線之間的阻抗匹配。一般微帶線和帶狀線都設(shè)計(jì)成50歐姆的阻抗，連接他們之間的結(jié)構(gòu)也必須設(shè)計(jì)成50歐姆。設(shè)計(jì)中可先計(jì)算出類矩形同軸線的參數(shù)，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆抡鎯?yōu)化就可很好的實(shí)現(xiàn)微帶線與帶狀線之間的阻抗匹配；3.有效改善電路匹配性能，減小微波信號(hào)在層間傳輸?shù)奈⒉ㄝ椛浜湍芰糠瓷涞纫蛩卦斐傻膿p耗；4.便于LTCC工藝的實(shí)現(xiàn)，這種轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，便于加工，成本低。
四

下面參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖ILTCC層分布示意2類矩形同軸線的示意3微帶線_帶狀線轉(zhuǎn)換的平面4微帶線_帶狀線轉(zhuǎn)換的立體5微帶線_帶狀線轉(zhuǎn)換的仿真與測(cè)試結(jié)果
五具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，在LTCC多層結(jié)構(gòu)中，LTCC基板使用的生瓷為FerroA6M，一共有11層， 每層厚為0. Imm,總厚1. 2mm，介電常數(shù)=5. 9，基板的表面導(dǎo)帶和通孔用金來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)層導(dǎo)帶用銀實(shí)現(xiàn)，背面地用鈀銀實(shí)現(xiàn)。在LTCC技術(shù)中，表層一般采用微帶線傳輸微波信號(hào)，內(nèi)層一般采用帶狀線傳輸微波信號(hào)。圖1中，1為表層的微帶傳輸線，2為內(nèi)層的帶狀線，它們之間需要通過一種特定的結(jié)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以改善微帶線到帶狀線的不連續(xù)性。參照?qǐng)D2，其中4是矩形同軸線的截面圖，5是一種類似于矩形同軸線的截面圖。5 與4的不同之處在于，一，5的外導(dǎo)體不是實(shí)心的導(dǎo)體，而是由實(shí)心通孔圍繞成的；二，5的外圍通孔圍成的也不是一個(gè)正方形，而是將四角的通孔向內(nèi)移所組成的一個(gè)八邊形。這正是本發(fā)明所采用的微帶線到帶狀線轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)。由于LTCC技術(shù)中無法直接使用同軸線進(jìn)行連接，而直接采用通孔的方式進(jìn)行連接會(huì)使得損耗增加，因此可采用這種類似于矩形同軸線的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微帶到帶狀線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，減小電路的損耗。參照?qǐng)D3，這是基于LTCC技術(shù)的微帶到帶狀線轉(zhuǎn)換模型的頂視圖，其中6為微帶線，7為帶狀線，8為微帶-帶狀線轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)。首先根據(jù)阻抗匹配和工藝的要求，可由LTCC 的基板厚度和介電常數(shù)等參數(shù)計(jì)算50歐姆微帶線和帶狀線的寬度，再經(jīng)過仿真優(yōu)化確定合適的數(shù)值。接下來根據(jù)矩形同軸線的特性阻抗的公式計(jì)算50歐姆矩形同軸線的內(nèi)導(dǎo)體直徑與外導(dǎo)體邊長(zhǎng)的關(guān)系，通過仿真優(yōu)化確定具體的數(shù)值。微帶線和帶狀線的周圍也打上通孔用于屏蔽作用，所用通孔之間的距離盡可能密集，這樣能有效的減小電磁輻射。本設(shè)計(jì)為Ku波段16GHz的微帶-帶狀線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D三，其中類矩形同軸線的外導(dǎo)體邊長(zhǎng) Dl = Imm,內(nèi)導(dǎo)體直徑R = O. 15mm，微帶線中心與周圍通孔之間的距離為D2 = 0. 9mm，帶狀線中心與周圍通孔的距離及通孔之間的距離為D3 = 0. 5mm。參照?qǐng)D4，這是基于LTCC技術(shù)的微帶到帶狀線轉(zhuǎn)換模型的三維立體圖。參照?qǐng)D5，這是基于LTCC技術(shù)的微帶到帶狀線轉(zhuǎn)換模型得仿真和測(cè)試結(jié)果。其中 Sll表示的端口的反射系數(shù)，S21表示的端口的傳輸系數(shù)?？紤]到測(cè)量中射頻接頭的阻抗匹配不理想以及LTCC加工上的公差等因素，測(cè)試結(jié)果總體上滿足設(shè)計(jì)及應(yīng)用的要求。使用這種類矩形同軸線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微帶線到帶狀線的轉(zhuǎn)換，能夠減小電路中的損耗，優(yōu)化電路的匹配性能。
權(quán)利要求
1.一種基于LTCC技術(shù)的微帶_帶狀線的轉(zhuǎn)換，其特征在于，包括LTCC基板，表層采用微帶線用于微波信號(hào)的傳輸，內(nèi)層采用帶狀線用于微波信號(hào)的傳輸，微波信號(hào)由微帶線的一端輸入通過一種類似于矩形同軸線的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微帶線與帶狀線之間的轉(zhuǎn)換，經(jīng)帶狀線的傳輸再由這種類似于矩形同軸線的結(jié)構(gòu)，傳輸?shù)奖韺拥膸罹€。周圍使用通孔的方式加以屏蔽，并使通孔之間的距離盡可能小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC技術(shù)的微帶-帶狀線的轉(zhuǎn)換，其特征在于，LTCC基板使用的生瓷為FerroA6M，一共有11層，每層厚為0. 1mm，總厚1.2mm，介電常數(shù)為5. 9，基板的表面導(dǎo)帶和通孔用金來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)層導(dǎo)帶用銀實(shí)現(xiàn)，背面地用鈀銀實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LTCC技術(shù)的微帶-帶狀線的轉(zhuǎn)換，其特征在于，一種類似于矩形同軸線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其中心的通孔用于連接LTCC表層的微帶線與內(nèi)層的帶狀線， 周圍的通孔圍成一個(gè)八邊形。這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)同軸線，用于實(shí)現(xiàn)微帶-帶狀線的垂直轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LTCC技術(shù)的微帶-帶狀線的轉(zhuǎn)換，其特征在于，這種類似于矩形同軸線的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，通過公式計(jì)算出特性阻抗為50歐姆的矩形同軸線內(nèi)導(dǎo)體的直徑和外導(dǎo)體的邊長(zhǎng)值，并通過三維電磁場(chǎng)仿真確定最優(yōu)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，涵蓋了LTCC技術(shù)、微帶-帶狀線轉(zhuǎn)換等技術(shù)。在LTCC的多層設(shè)計(jì)中，常常需要一種結(jié)構(gòu)連接內(nèi)部元件和表面元件，微帶線常常用于LTCC表面信號(hào)的傳輸，而帶狀線則常用于內(nèi)部信號(hào)的傳輸。由于微帶線到帶狀線轉(zhuǎn)換的不連續(xù)性，對(duì)電路中信號(hào)傳輸?shù)男阅苡休^大影響。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種類似于矩形同軸線的結(jié)構(gòu)，能夠很好的實(shí)現(xiàn)微帶線與帶狀線的阻抗匹配，有效減小微波輻射和能量反射，優(yōu)化電路的性能。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于基于LTCC層疊技術(shù)的電路中。
文檔編號(hào)H01P5/08GK102201607SQ20101013206
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者周建明, 張劍, 李殷喬, 費(fèi)元春 申請(qǐng)人:周建明, 張劍, 費(fèi)元春