用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路的製作方法

2023-10-20 20:47:57 1

用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，涉及電通信的傳輸裝置【技術領域】。包括石英基板電路、GaAs基板電路、射頻波導以及本振波導，GaAs基板電路包括GaAs基板和位於GaAs基板內的GaAs太赫茲肖特基二極體，所述GaAs太赫茲肖特基二極體的正面朝上，GaAs太赫茲肖特基二極體焊盤兩端分別集成一段GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線，GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線分別與兩側的石英基板電路電連接。所述集成電路降低了器件微組裝的工藝難度，與目前常用的混合集成電路形式相比，二極體的組裝精度提高，可以降低混頻器的變頻損耗，使得混頻器的測試結果更加接近設計結果。
【專利說明】用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電通信的傳輸裝置【技術領域】，尤其涉及一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路。

【背景技術】
[0002]太赫茲(THz)波從廣義上來講，是指頻率在0.1-1OTHz範圍內的電磁波，其中lTHz=1000GHz,也有人認為太赫茲頻率是指0.3THz-3THz範圍內的電磁波。THz波在電磁波頻譜中佔有很特殊的位置，THz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。太赫茲頻段的混頻器，主要是分諧波混頻，其本振頻率可以為待測射頻頻率的二分之，分諧波混頻可降低對本振頻率的要求，最常用的為分諧波混頻器。
[0003]ITHz以下的混頻器件國際上主要是基於GaAs基肖特基混頻二極體。其電路形式主要是基於單片集成電路和混合集成電路兩種形式。單片集成電路目前主要是GaAs單片電路，整個電路和二極體集成在一起，但是單片電路的工藝難度極大，對工藝要求很高，目前國內還沒有製作出來可以工作在太赫茲頻段的混頻單片。
[0004]目前國內主要是發展混合集成電路，電路襯底一般採用石英材料，這是由於石英在太赫茲頻段的吸收係數較小，混頻器件採用GaAs基混頻肖特基二極體，GaAs太赫茲肖特基二極體倒裝焊接在石英電路基板上。由於工作頻率非常高，所採用的肖特基二極體尺寸非常小，在數十微米到百微米之間，肖特基二極體需要倒裝焊接在石英電路板上需要具有非常高焊接技術的人員才能完成相關工藝，耗時耗力，儘管如此，由於只能在顯微鏡下進行人工操作，其倒裝焊接的精度仍不能與設計精度保持一致，導致電路性能惡化。由於在倒裝焊接的時候引入的二極體移位等誤差，導致混頻器的混頻損耗增加，混頻器的實際測試結果偏離設計結果。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，所述集成電路的製作工藝更為簡單，容易實現，由於GaAs太赫茲肖特基二極體不採用倒裝焊技術，組裝過程中裝配的是帶有GaAs微帶電路的二極體，與普通分立二極體相t匕，尺寸增加，降低了器件微組裝的工藝難度，與目前常用的混合集成電路形式相比，二極體的組裝精度提高，可以降低混頻器的變頻損耗，使得混頻器的測試結果更加接近設計結果O
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是:一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，包括兩個石英基板電路、一個GaAs基板電路、一個射頻波導以及一個本振波導，所述GaAs基板電路位於兩個石英基板電路之間，第一石英基板電路中的射頻過度微帶線橫跨在射頻波導上，第二石英基板電路中的本振過渡微帶線橫跨在本振波導上,GaAs基板電路包括GaAs基板和位於GaAs基板內的GaAs太赫茲肖特基_■極管，其特徵在於:所述GaAs太赫茲肖特基二極體的正面朝上，GaAs太赫茲肖特基二極體焊盤兩端分別集成一段GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線，GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線分別與兩側的石英基板電路電連接。
[0007]進一步的技術方案在於:所述第一石英基板電路包括第一石英基板和位於第一石英基板內的中頻地微帶線、射頻過度微帶線以及第一微帶傳輸線，所述中頻地微帶線的一端與射頻過度微帶線的一端連接，所述第一微帶傳輸線的一端與射頻過度微帶線的另一端連接，所述第一微帶傳輸線的另一端與第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線連接。
[0008]進一步的技術方案在於:所述第二石英基板電路包括第二石英基板，所述第二石英基板內設有本振低通濾波器、第二微帶傳輸線、本振過度微帶線、第三微帶傳輸線、中頻低通濾波器以及第四微帶傳輸線，所述第四微帶傳輸線的一端依次經中頻低通濾波器、第三微帶傳輸線、本振過度微帶線以及第二微帶傳輸線與本振低通濾波器的一端連接，所述本振低通濾波器的另一端與第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線連接。
[0009]進一步的技術方案在於:所述第一微帶傳輸線與第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線的金屬面在同一高度。
[0010]進一步的技術方案在於:第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線與本振低通濾波器的金屬面在同一高度。
[0011]進一步的技術方案在於:所述本振低通濾波器和中頻低通濾波器為5階或7階高低阻抗微帶濾波器。
[0012]進一步的技術方案在於:所述石英基板的厚度為30微米到75微米，GaAs基板的厚度一般為8微米到15微米。
[0013]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:本實用新型採用GaAs太赫茲肖特基二極體作為分諧波混頻器件，GaAs太赫茲肖特基二極體不採用倒裝焊接形式，而是正面向上，GaAs太赫茲肖特基二極體焊盤兩端分別集成一段GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線，石英基板電路通過導電膠與GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線相連。
[0014]與單片集成電路形式相比，所述集成電路實現集成兩段微帶線的GaAs太赫茲肖特基二極體，其半導體工藝難度低，容易實現；由於不採用倒裝焊接工藝，組裝過程中裝配的是帶有GaAs微帶線的二極體，與普通分立二極體相比，尺寸增加，降低了器件微組裝的工藝難度；與目前常用的混合集成電路形式相比，二極體的組裝精度提高，可以降低混頻器的變頻損耗，使得混頻器的測試結果更加接近設計結果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0016]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0017]其中:1、GaAs基板電路11、第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線12、第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線13、GaAs太赫茲肖特基二極體2、射頻波導3、本振波導4、第一石英基板電路41、射頻過度微帶線42、第一石英基板43、中頻地微帶線44、第一微帶傳輸線5、第二石英基板電路51、本振過度微帶線52、本振低通濾波器53、第二微帶傳輸線54、第三微帶傳輸線55、中頻低通濾波器56、第四微帶傳輸線57、第二石英基板。

【具體實施方式】
[0018]下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0020]如圖1所示，本實用新型公開了一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，所述集成電路主要包括兩個石英基板電路(第一石英基板電路4和第二石英基板電路5)、GaAs基板電路1、射頻波導2和本振波導3，其中GaAs基板電路I是本實用新型的重點。
[0021]射頻波導2引入射頻信號，本振波導3，傳輸本振信號，射頻過度微帶線41橫跨在射頻波導2之上，把射頻信號從射頻波導2中引入到射頻過度微帶線41進行傳輸，中頻地微帶線43通過導電膠與外圍腔體實現良好接地，起到中頻對地端的作用。第一微帶傳輸線44使射頻信號能夠最大程度饋入到GaAs太赫茲肖特基二極體13之中。第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線11、第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線12和GaAs太赫茲肖特基二極體13集成在一起。
[0022]第一微帶傳輸線44與第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線11的金屬面在同一高度；第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線12與本振低通濾波器52的金屬面在同一高度。本振低通濾波器52，一般為5階或者7階高低阻抗微帶濾波器，第二微帶傳輸線53和本振過度微帶線51，用於實現將本振信號從本振波導3中引入本振過度微帶線51進行傳輸，第三微帶傳輸線54和中頻低通濾波器55，用於阻止本振信號向中頻埠洩露，一般為5階或7階高低阻抗微帶濾波器，第四微帶傳輸線56作為中頻輸出埠，一般為特徵阻抗為50歐姆的微帶傳輸線，一般該段微帶線與SMA接頭相連，用於傳輸混頻後的中頻信號。
[0023]兩段石英電路基板和集成微帶傳輸線的肖特基二極體基板電路，均放置在波導槽中。石英基板電路的製作工藝已經十分成熟，集成微帶傳輸線的GaAs太赫茲肖特基二極體，也可由已有的肖特基二極體加工工藝完成。
[0024]石英基板的厚度一般為30微米到75微米，GaAs基板的厚度一般為8微米到15微米。石英基板和GaAs基板的高度差，可以通過在波導的機加工過程中，實現上表面高度一致。由於GaAs材料在太赫茲頻段損耗較大，因此本實用新型採用肖特基二極體兩端分別集成一段微帶傳輸線，既可以盡最大程度降低本振和射頻信號的損耗，同時可以滿足降低微組裝工藝難度的需求。
[0025]本實用新型所述的集成電路，由於不採用倒裝焊接工藝，組裝過程中裝配的是帶有GaAs微帶線的二極體，與普通分立二極體相比，尺寸增加，降低了器件微組裝的工藝難度；與目前常用的混合集成電路形式相比，二極體的組裝精度提高，可以降低混頻器的變頻損耗，使得混頻器的測試結果更加接近設計結果。
【權利要求】
1.一種用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，包括兩個石英基板電路、一個GaAs基板電路(I)、一個射頻波導(2)以及一個本振波導(3)，所述GaAs基板電路(I)位於兩個石英基板電路之間，第一石英基板電路(4 )中的射頻過度微帶線(41)橫跨在射頻波導(2 )上，第二石英基板電路(5)中的本振過渡微帶線(51)橫跨在本振波導(3)上，GaAs基板電路(I)包括GaAs基板和位於GaAs基板內的GaAs太赫茲肖特基二極體(13)，其特徵在於:所述GaAs太赫茲肖特基二極體(13)的正面朝上，GaAs太赫茲肖特基二極體(13)焊盤兩端分別集成一段GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線，GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線分別與兩側的石英基板電路電連接。
2.根據權利要求1所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:所述第一石英基板電路(4)包括第一石英基板(42)和位於第一石英基板(42)內的中頻地微帶線(43)、射頻過度微帶線(41)以及第一微帶傳輸線(44)，所述中頻地微帶線(43)的一端與射頻過度微帶線(41)的一端連接，所述第一微帶傳輸線(44)的一端與射頻過度微帶線(41)的另一端連接，所述第一微帶傳輸線(44)的另一端與第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線(11)連接。
3.根據權利要求2所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:所述第二石英基板電路包括第二石英基板(57)，所述第二石英基板(57)內設有本振低通濾波器(52)、第二微帶傳輸線(53)、本振過度微帶線(51)、第三微帶傳輸線(54)、中頻低通濾波器(55)以及第四微帶傳輸線(56)，所述第四微帶傳輸線(56)的一端依次經中頻低通濾波器(55)、第三微帶傳輸線(54)、本振過度微帶線(51)以及第二微帶傳輸線(53)與本振低通濾波器(52)的一端連接，所述本振低通濾波器(52)的另一端與第二 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線(12)連接。
4.根據權利要求3所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:所述第一微帶傳輸線(44)與第一 GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線(11)的金屬面在同一高度。
5.根據權利要求3所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:第二GaAs基的微帶傳輸線或者懸置微帶傳輸線(12)與本振低通濾波器(52)的金屬面在同一高度。
6.根據權利要求3所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:所述本振低通濾波器(52)和中頻低通濾波器(55)為5階或7階高低阻抗微帶濾波器。
7.根據權利要求3所述的用於太赫茲混頻器的新型混合集成電路，其特徵在於:所述石英基板的厚度為30微米到75微米，GaAs基板的厚度一般為8微米到15微米。
【文檔編號】H03D7/16GK204013404SQ201420455892
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】王俊龍, 楊大寶, 邢東, 梁士雄, 張立森, 趙向陽, 馮志紅 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所