波導的製作方法

2023-06-18 10:43:11 2

專利名稱：波導的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種波導，具體地但不是唯一地涉及用於MMW信號的SF_WG。
背景技術：
在此說明書中將使用下列縮寫SF_WG 索末菲波導(So_erfeld waveguide)MMW 毫米波(MilliMetre Wave)CPff 共面波導(Coplanar Waveguide)MSL 微帶線(Microstrip Line)PCB 印刷電路板(Printed Circuit Board)IC 集成電路(Integrated Circuit)EM電磁的(ElectroMagnetic)TEM 橫電磁波模(Transverse Electromagnetic Mode)TMOl 橫磁模 01 (Transverse Magnetic Mode 01)GSG 地-信號-地(Ground Signal Ground)G-Iine 高保線(Goubau-line)通信信號可通過空氣或諸如導線的一些其他固體介質予以傳輸。在高頻信號的情 況下，有時使用諸如波導的特殊結構而使相鄰信道間的漏輻射和幹擾最小化。然而，對於諸 如MMW信號的特定高頻信號，使用基於TEM的傳輸線或集成波導可導致高的傳播損耗。可用於MMW信號的另一傳輸介質是單金屬線SF_WG(或高保線)，這是因為其具有 低的傳播損耗。然而，由於SF_WG工作在特殊模式，激發的方法是重要的。根據應用場合， 所述激發可來自天線或傳輸線轉換器。由於開放的電磁場，故天線可具有低的轉換效率。一 種更普遍的現有技術的方法是使用來自CPW的索末菲波激發。圖1(a)圖示了 A型轉換器100，其中線寬是1 μ m(在圖1(a)中，導線太細以至於 看不見)，並且圖1(b)圖示了 B型轉換器104，其中線寬是5μπι。需要非常細的導線以實 現用於寬的帶寬的可接受的阻抗匹配。1 μ m的線寬可能對於IC製造是實用的，但對於PCB 製造可能太細了。

發明內容
一般來說，在第一方面，本發明提出了一種用於板間或晶片間連接的SF_WG，其中 SF_WG的寬度大於或等於75 μ m。在第二方面，本發明提出了一種SF_WG，其長度基本上近似於在中心信號頻率處的 半個波長的整數倍。一個以上的實施方式可具有以下優點用於製造的簡單、實用的結構尺寸；非常寬的帶寬；
和集成波導和許多其他傳輸線相比具有低損耗；可使來自於垂直和水平彎曲的傳輸最小化；和/或適合於多個並行信道。根據本發明的第一具體表述，提供了一種波導，其包括位於第一傳輸線和第二傳 輸線之間的索末菲波導部，其中，所述索末菲波導部的寬度大於或等於75 μ m。根據本發明的第二具體表述，提供了一種波導，其包括位於第一傳輸線和第二傳 輸線之間的索末菲波導部，其中，所述索末菲波導部的長度基本上近似於在中心信號頻率 處的半個波長的整數倍。


現參照下列附圖描述本發明的一個以上示例性實施方式，其中圖1 (a)是從CPW至SF_WG的轉換部的第一現有技術的示意圖，圖1 (b)是從CPW至SF_WG的轉換部的第二現有技術的示意圖，圖2是根據第一示例性實施方式的從MSL至SF_WG的轉換部的示意圖，圖3是根據第二示例性實施方式的在PCB上的SF_WG的示意圖，圖4是根據第三示例性實施方式的用於IC晶片塊的互聯線的SF_WG的示意圖，圖5是根據第四示例性實施方式的從MSL至SF_WG的轉換部的示意圖，圖6是根據第五示例性實施方式的從CPW至SF_WG的轉換部的示意圖，圖7是根據第六示例性實施方式的從CPW至SF_WG的轉換部的示意圖，圖8是根據第七示例性實施方式的SF_WG垂直彎曲防護結構的示意圖，圖9是根據第八示例性實施方式的SF_WG水平彎曲防護結構的示意圖，圖10是根據第九示例性實施方式的2信道SF_WG的示意圖，並且圖11是使用根據第二示例性實施方式的SF_WG而得到的測試結果的曲線圖。
具體實施例方式現描述使用SF-WG作為晶片塊與晶片塊之間的互聯線的多個示例性實施方式。一 個以上的示例性實施方式可避免使用現有技術中所需的非常細的導線，這可實現IC和PCB 的製造。圖2圖示了根據第一示例性實施方式的從MSL至SF_WG的轉換部200。MSL202附 著於連接於第一 IC(未圖示)的介電基板204的頂主面。接地平面206附著於基板204的 底主面上。MSL202藉助於在接地平面206的端部212中的凹口 210而轉換為SF_WG208。凹 口 210的形狀可以是線性或非線性的(例如是指數形式)，例如是三角形凹口。MSL202的寬度一直到SF_WG208可以是恆定的。MSL202的寬度可由介電基板的 厚度、介電常數和期望特徵阻抗來確定。例如，如果介電材料的厚度是130 μ m、材料介電常 數是10並且期望特徵阻抗是50ohm，那麼軌跡寬度(即MSL202和SF_WG208的寬度)可為 IOOym0通過使用凹口 210，可在損耗最小化的情況下將MSL模式轉換為索末菲(TMOl)模 式。同樣，SF_WG208的寬度可保持恆定並且不需要非常細。例如，SF_WG的寬度可大於或等 於75 μ m，這樣可實現容易的PCB製造。可在如圖3所示的PCB300上或在如圖4所示的IC晶片塊400上實現根據如圖2所示的第一示例性實施方式的從MSL至SF_WG的轉換部200。如圖3所示的第二示例性實施方式具有在第一 MSL304和第二 MSL306之間附著於 PCB300上的SF_WG302。第一轉換部308設置於第一 MSL304和SF_WG302之間，並且第二轉 換部310設置於第二 MSL306和SF_WG302之間。接地平面312、314附著於直接位於各自的 MSL304、306下面的PCB的底部上。如圖4所示的第三示例性實施方式具有連接於第一 IC晶片塊400和第二 IC芯 片塊404之間的接合線SF_WG402。第一轉換部406設置於在第一 IC晶片塊400上的第 一 MSL410和SF_WG402之間，並且第二轉換部408設置於在第二 IC晶片塊404上的第二 MSL412和SF_WG402之間。每個轉換部406、408從其各自的MSL410、412延伸至接合線SF_ WG402。每個MSL410、412在其各自的介電基板的一側上形成軌跡，並且在每個介電基板的 另一側上形成接地平面。在由MSL410、412線性地或非線性地形成的軌跡之下，在每個轉換 部406、408中的接地平面可分開或張開。根據公開的圖2中的第一示例性實施方式的轉換部雖然可用於IC晶片塊上，但更 適合於PCB基板或在空中應用場合的導線。這是因為該轉換部不需要如圖1所示的用於阻 抗匹配的非常細的軌跡。然而，對於IC晶片塊，為降低成本通常需要轉換部結構小。而且， 由於例如矽的IC基板的損耗角正切通常是高的(在一個例子中為0. 9)，而PCB材料具有相 對較低的損耗角正切(在一個例子中為0. 05)，因而，應用於IC晶片塊上的如圖2所示的第 一示例性實施方式的所公開的轉換部的轉換損耗比在PCB上的轉換損耗大。圖5中所示的第四示例性實施方式具有接合線SF_WG500，其連接於在第一 IC晶片 塊504上的第一 MSL502和在第二 IC晶片塊508上的第二 MSL506之間。不同於圖4中所 示的第三示例性實施方式那樣對接合線SF_WG402的長度沒有要求，在圖5中的第四示例性 實施方式中的接合線SF_WG500的長度要求為在中心信號頻率處的半個波長的整數倍。使 得接合線SF_WG500的長度為在中心信號頻率處的半個波長的整數倍，這確保將所述波轉 換為索末菲波並且提供好的阻抗匹配。此外，每個MSL502、506的寬度優選地與接合線SF_ WG500的寬度相同。然而，對接合線SF_WG500的形狀不作要求。類似於在圖4中的第三示 例性實施方式，同樣存在與每個MSL502、506關聯的接地平面。圖6中所示的第五示例性實施方式具有單線SF_WG600，其長度為在中心信號頻率 處的半個波長的整數倍。單線SF_WG600連接於兩個CPW(GSG) 602、604之間。存在兩對四 分之一波長線606、608。每對線606、608的一端連接於在CPW(GSG) 602、604之一上的接地 焊盤，並用作平衡-不平衡轉換器(balim)。每對線606、608的另一端連接於中介層616， 在中介層616上附著有IC晶片塊618、620。每對平衡-不平衡轉換器線606、608以約45 度角展開。圖7中所示的第六示例性實施方式除了在中介層716上的每個IC晶片塊718、720 下面直接設置有限的接地平面700、702以外，其與第五示例性實施方式相同(即第六示例 性實施方式同樣包括連接於兩個CPW(GSG) 722,724之間的單線SF_WG726)。每對平衡-不 平衡轉換器線712、714的另一端連接於各個接地平面700、702，而不是連接於中介層716。 通過設置接地平面700、702，在圖7中的第六示例性實施方式可實現更穩定的性能。可將一個以上的實施方式封裝入諸如模製樹脂(mould resin)的介電材料中。在 此情況下，所述實施方式的尺寸需要根據介電材料的介電常數作出變化。
SF_WG的彎曲可導致輻射和傳播損耗。雖然在第三和第四示例性實施方式中的 SF_WG402和SF_WG500分別被彎曲，介於IC晶片塊之間的距離可能短，並且因此彎曲損耗可 不如耦合阻抗匹配和模式轉換重要。然而，這可能不是圖3中的第二示例性實施方式的情 況，並且優選的是由於在此實施方式中的SF_WF302的彎曲而降低輻射和傳播損耗。在圖3 的第二示例性實施方式中的SF_WG302的彎曲可分為1)垂直彎曲(垂直於基板平面)，和 2)水平彎曲(在基板平面上)。對於類型1)的彎曲，可通過在圖8中的第七示例性實施方式以降低輻射傳播損 耗。SF_WG800被夾在具有不同介電常數的兩個介電層802、804之間。介電層802、804可由 具有低損耗的任何介電材料製成。介電層802、804可具有僅彼此間稍有不同的介電常數。對於類型2)的彎曲，如圖9所示的第八示例性實施方式可用於降低輻射傳播損 耗。金屬貼片900設置於SF_WG902和介電基板904下面。金屬貼片900可包括兩個端部 和在每一端部的凹口。在一個實施例中，金屬貼片900可包括三個部分906、908和910，其 中，部分906、908分別以如圖9中所示的角度連接於部分908、910。部分906、908、910可以 ζ字形來布置，並且部分906、908、910之間的角度可取任何值。在金屬貼片900的任一端 部的凹口的形狀可以為線性或非線性的(例如以指數方式)，例如是三角形的。這樣將SF_ WG902轉換為MSL，並且因為MSL對彎曲不敏感，故如圖9中所示的第八示例性實施方式可 降低由類型2)的彎曲引起的損耗，並且進而可提高SF_WG的性能。圖10中所示的第九示例性實施方式具有2信道SF_WG，每個信道在結構上類似於 第二示例性實施方式。各信道可以是連在一起的分離結構或者可以是並排成為一體的。在 圖10中的第九示例性實施方式中的2信道SF_WG的彎曲僅僅是舉例，並且多信道SF_WG也 可以不同的方式為直的或彎曲的。同樣可通過分別使用第七和第八示例性實施方式以避免第九示例性實施方式發 生垂直和水平彎曲。同樣第三、第四、第五或第六示例性實施方式可以採用多個信道。圖11圖示了使用圖3所示的第二示例性實施方式的600mm長度的SF_WG的測試 結果。在圖11中，繪製了 SF_WG的S參數的曲線。通常，S參數描述N埠網絡(在此情 況中N =》在每個埠處對於電壓信號的響應。在每個S參數的下標中的第一數字代表 響應埠，而在下標中的第二數字代表入射埠。如圖11中所示，Sll和S22表示寬的帶 寬，並且S12和S21表示損耗低。雖然詳述了本發明的各種示例性實施方式，但在本發明的範圍內也可以有很多變 化，這對本領域的技術人員而言是顯而易見的。
權利要求
1.一種波導，其包括位於第一傳輸線和第二傳輸線之間的索末菲波導部， 其中，所述索末菲波導部的寬度大於或等於75 μ m。
2.如權利要求1所述的波導，其中，每個所述第一和第二傳輸線的寬度與所述索末菲 波導部相同。
3.如任一前述權利要求所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線以及所述索末菲波 導部被附著於印刷電路板。
4.如權利要求1或2所述的波導，其中，每個所述第一和第二傳輸線被附著於集成電路 晶片塊。
5.如權利要求4所述的波導，其中，所述索末菲波導部是接合線。
6.如任一前述權利要求所述的波導，還包括第一轉換部，其介於所述第一傳輸線和所述索末菲波導部之間，以及 第二轉換部，其介於所述第二傳輸線和所述索末菲波導部之間。
7.如權利要求6所述的波導，其中，每個所述第一和第二轉換部包括接地平面，所述接 地平面在一端還包括凹口。
8.如權利要求7所述的波導，其中，所述凹口的形狀是線性的。
9.如權利要求8所述的波導，其中，所述凹口的形狀是三角形。
10.如權利要求7所述的波導，其中，所述凹口的形狀是非線性的。
11.如權利要求10所述的波導，其中，所述凹口以指數方式成形。
12.如權利要求1所述的波導，其中，所述索末菲波導部的長度為在中心信號頻率處的 半個波長的整數倍。
13.如任一前述權利要求所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線是微帶線。
14.如權利要求1、4、5或12中的任何一項所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線是 共面波導。
15.一種波導，其包括位於第一傳輸線和第二傳輸線之間的索末菲波導部，其中，所述索末菲波導部的長度基本上近似於在中心信號頻率處的半個波長的整數倍。
16.如權利要求15所述的波導，其中，所述索末菲波導部是接合線。
17.如權利要求16所述的波導，其中，所述接合線基本上是直的。
18.如權利要求15 17中的任何一項所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線的寬 度等於所述索末菲波導部的寬度。
19.如權利要求15 18中的任何一項所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線是微 帶線。
20.如權利要求15 17中的任何一項所述的波導，其中，所述第一和第二傳輸線是共 面波導。
21.如權利要求15 17或20中的任何一項所述的波導，還包括連接於每個所述第一 和第二傳輸線的平衡-不平衡轉換器。
22.如權利要求21所述的波導，其中，所述平衡-不平衡轉換器還包括兩個四分之一波長線。
23.如權利要求22所述的波導，其中，在所述平衡-不平衡轉換器中的所述兩個四分之 一波長線以45度角展開。
24.如權利要求21 23中的任何一項所述的波導，其中，所述平衡-不平衡轉換器還 連接於接地板。
25.如權利要求15 M中的任何一項所述的波導，其中，每個所述第一和第二傳輸線 連接於集成電路晶片塊。
26.如任一前述權利要求所述的波導，其中，所述索末菲波導部夾於兩個介電層之間。
27.如權利要求沈所述的波導，其中，所述兩個介電層的介電常數是不同的。
28.如任一前述權利要求所述的波導，還包括位於所述索末菲波導部的至少一部分下 面的金屬貼片，所述金屬貼片包括兩個端部和在每一端部處的凹口。
29.如權利要求觀所述的波導，還包括位於所述金屬貼片和所述索末菲波導部的所述 一部分之間的基板。
30.如權利要求觀或四所述的波導，其中，所述凹口的形狀為線性的。
31.如權利要求30所述的波導，其中，所述凹口的形狀為三角形。
32.如權利要求觀或四所述的波導，其中，所述凹口的形狀為非線性的。
33.如權利要求32所述的波導，其中，所述凹口被以指數方式成形。
34.一種波導結構，其包括如任一前述權利要求所述的多個波導。
35.一種波導結構，其包括如任一前述權利要求所述的一個以上的波導，其中，所述一 個以上的波導被封裝入介電材料中。
36.如權利要求35所述的波導結構，其中，所述介電材料是模製樹脂。
全文摘要
本發明提供了一種波導，其包括位於第一傳輸線和第二傳輸線之間的SF_WG部，其中，該SF_WG部的寬度大於或等於75μm。本發明提供了如下的優點用於製造的簡單、實用的結構尺寸；非常寬的帶寬；和集成波導和許多其他傳輸線相比具有低損耗；可使來自於垂直和水平彎曲的傳輸最小化；和/或適合於多個並行信道。
文檔編號H01P3/00GK102122743SQ201010582788
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年1月4日
發明者孫曉兵, 張亞瓊, 馬逾鋼 申請人:索尼公司