基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路板級/封裝級/芯片級的高速數(shù)據(jù)傳輸互連技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉 及一種基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展與進步，對太比特數(shù)據(jù)傳輸速率的需求正變得愈發(fā)迫切。應(yīng)對太 比特數(shù)據(jù)傳輸速率的需求，高速電互連技術(shù)成為系統(tǒng)得以實現(xiàn)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)互連采用微帶 線/帶狀線/共面波導等結(jié)構(gòu)，基于準TEM模式或者TEM模式實現(xiàn)信號的互連互通，適合速 率在吉比特以下的基帶信號傳輸。但其開放式的物理結(jié)構(gòu)在高頻條件下顯示出高損耗的缺 點，并且損耗隨頻率的上升而急劇增加，嚴重制約信號傳輸?shù)木嚯x和速率；當傳輸速率超過 吉比特時，還將引起嚴重的串擾、時延、畸變、碼間干擾等信號完整性及電磁干擾問題。雖 然串行鏈路技術(shù)的引入可降低電互連線間的串擾，但同時也降低了信號的傳輸密度；均衡 和預(yù)加重技術(shù)雖然補償了傳統(tǒng)電互連在高頻時的損耗，擴展了帶寬，但仍無法避免電磁干 擾（EMI)問題，同時還增加了額外的電路開銷，導致成本的大幅上升?？傊?，傳統(tǒng)電互連技 術(shù)已經(jīng)無法滿足新一代數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，迫切需要發(fā)展適合更高傳輸速率的新型電互連技 術(shù)。目前正在研究基于矩形波導的基片集成波導互連，該互連結(jié)構(gòu)是由上下導體板和通孔 陣列構(gòu)成的電子帶隙結(jié)構(gòu)，其信道呈現(xiàn)高通、寬頻帶特性，但是由于采用TElO模式，因此無 法直接傳輸基帶信號，必須經(jīng)過調(diào)制解調(diào)將基帶信號搬移到矩形波導互連的傳輸帶寬中， 增加了系統(tǒng)的復雜性，并且其信道帶寬還受到調(diào)制解調(diào)器件帶寬的限制。
[0003] 而單通道的基片集成同軸波導作為分立器件，其封閉式的電路結(jié)構(gòu)具有信號損耗 小、信號時延低、串擾弱、抗電磁干擾能力強的優(yōu)點，并且由于其采用TEM模式，因此適合傳 輸基帶信號，但是單通道的基片集成同軸波導互連傳輸速率有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對傳統(tǒng)互連線采用開放式的微帶線/帶狀線/共面波導結(jié)構(gòu)面臨速率 低、損耗高、抗電磁干擾能力弱的問題，而單通道基片集成同軸波導互連傳輸速率有限，提 供了一種將同軸波導互連陣列集成到基片上的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通 過外層金屬層和金屬化通孔、內(nèi)層金屬層、介質(zhì)層分別構(gòu)成基片集成同軸波導互連陣列的 外導體、內(nèi)導體以及內(nèi)外導體間的介質(zhì)填充，實現(xiàn)了多通道并行傳輸?shù)幕ミB陣列。本發(fā)明提 出的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，不僅具有信號損耗小、信號時延低、串擾弱、抗電磁 干擾能力強的優(yōu)點，還可以并行傳輸多通道信號，從而進一步拓展了帶寬、增大了數(shù)據(jù)傳輸 速率。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006] -種基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，采用準封閉式結(jié)構(gòu)，基片集成同軸波導互 連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下包括：至少一個單通道結(jié)構(gòu)，所述單通道結(jié)構(gòu)包括：第一 外導體層、第一介質(zhì)層、內(nèi)導體層、第二介質(zhì)層、第二外導體層以及金屬化通孔陣列；其中：
[0007] 所述內(nèi)導體層設(shè)置于第一外導體層和第二外導體層之間；所述第一介質(zhì)層設(shè)置于 第一外導體層和內(nèi)導體層之間，所述第二介質(zhì)層設(shè)置于內(nèi)導體層和第二外導體層之間；
[0008] 所述單通道結(jié)構(gòu)縱向貫穿設(shè)置有金屬化通孔陣列。
[0009] 優(yōu)選地，第一外導體層、第二外導體層以及金屬化通孔陣列共同組成單通道結(jié)構(gòu) 的外導體；多個單通道結(jié)構(gòu)在水平和垂直兩個方向形成陣列，共享外導體，組成本發(fā)明所述 的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選地，垂直方向兩個相鄰單通道結(jié)構(gòu)共用同一層外導體層，即，上一層單通道結(jié) 構(gòu)的第二外導體層為下一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導體層。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬化通孔陣列為兩列，兩列金屬化通孔陣列沿物理結(jié)構(gòu)的長度方 向等間距排列；水平方向相鄰兩個單通道結(jié)構(gòu)共用同一列金屬化通孔陣列。
[0012] 優(yōu)選地，每一列金屬化通孔陣列均包括若干個金屬化通孔，相鄰兩個金屬化通孔 之間等間距設(shè)置。
[0013] 優(yōu)選地，每一個金屬化通孔的通孔直徑均為d，相鄰兩個金屬化通孔之間的間距為 s，相鄰兩列金屬化通孔陣列之間的寬度為a ;
[0014] 每一列金屬化通孔陣列的金屬化通孔個數(shù)取決于物理結(jié)構(gòu)的長度。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一外導體層、內(nèi)導體層和第二外導體層的厚度均為t ;第一介質(zhì)層 和第二介質(zhì)層的厚度均為h ;所述物理結(jié)構(gòu)的長度為1。
[0016] 優(yōu)選地，所述內(nèi)導體層包括至少一個離散設(shè)置的金屬單體，所述金屬單體在物理 結(jié)構(gòu)的寬度方向上位于相鄰兩列金屬化通孔陣列之間。
[0017] 優(yōu)選地，所述金屬單體的寬度為b，且寬度b小于外導體層的寬度。
[0018] 優(yōu)選地，所述第一外導體層和第二外導體層均采用金屬層。
[0019] 優(yōu)選地，所述基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)采用TEM(橫電磁模）模式傳輸信 號，且能夠同時并行傳輸多通道信號。
[0020] 本發(fā)明提供的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，包括共享的外導體、多個獨立的 內(nèi)導體，外導體與內(nèi)導體之間設(shè)置有介質(zhì)；以2行X2列基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu) 為例，所述基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下分為九層，第一層為金屬 層Ll (第一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導體層），第二層為介質(zhì)層L2 (第一層單通道結(jié)構(gòu)的第 一介質(zhì)層），第三層為金屬層L3(第一層單通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)導體層），第四層為介質(zhì)層L4(第 一層單通道結(jié)構(gòu)的第二介質(zhì)層），第五層為金屬層L5(既作為第一層單通道結(jié)構(gòu)的第二外 導體層，又作為第二層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導體層），第六層為介質(zhì)層L6 (第二層單通道結(jié) 構(gòu)的第一介質(zhì)層），第七層為金屬層L7(第二層單通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)導體層），第八層為介質(zhì)層 L8 (第二層單通道結(jié)構(gòu)的第二介質(zhì)層），第九層為金屬層L9 (第二層單通道結(jié)構(gòu)的第二外導 體層）。通過2行X 2列的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，可以類推到η行Xm列的基片 集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，其中η為行數(shù)，m為列數(shù)，陣列共有η行Xm列個通道。本發(fā) 明提供的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)為準封閉式結(jié)構(gòu)，采用TEM模式傳輸信號，信號 由多通道并行傳輸。其可以用作電路板級/封裝級/芯片級的互連電路，與傳統(tǒng)開放結(jié)構(gòu) 的微帶線/帶狀線/共面波導互連相比，本發(fā)明具有頻帶寬、時延串擾低、電磁兼容性能好 的優(yōu)點，適合于吉比特以上的高速數(shù)據(jù)并行傳輸，并且在橫向和縱向具有可擴展性。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0022] 1、本發(fā)明提供的基片集成同軸波導互連陣列為準封閉式結(jié)構(gòu)，采用TEM模式傳輸 信號，與傳統(tǒng)微帶線/帶狀線/共面波導等開放式互連結(jié)構(gòu)采用準TEM模式傳輸信號相比， 具有傳輸速率高、時延串擾低、抗電磁干擾能力強的優(yōu)點；
[0023] 2、本發(fā)明與矩形基片集成波導采用TElO模式傳輸信號相比，基片集成同軸波導 互連陣列結(jié)構(gòu)不需要調(diào)制解調(diào)器件，具有損耗小、速率高、系統(tǒng)簡單、成本低的優(yōu)點；
[0024] 3、本發(fā)明與單通道基片集成同軸波導相比，具有適于多通道并行高速傳輸?shù)膬?yōu) 占.
[0025] 4、本發(fā)明提供的基片集成同軸波導互連陣列適合用于電路板級/封裝級/芯片級 的高速數(shù)據(jù)傳輸。
【附圖說明】
[0026] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0027] 圖1為本發(fā)明所提供的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)的一個單通道結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0028] 圖2為2行Χ2列的基片集成同軸波導互連陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3為η行Xm列的基片集成同軸波導互連陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖4為基片集成同軸波導互連陣列中一個通道的S21參數(shù)。
[0031] 圖5為基片集成同軸波導互連陣列中一個通道的Sll參數(shù)。
[0032] 圖中：
[0033] 1為金屬層Ll ;
[0034] 2為介質(zhì)層L2 ;
[0035] 3為金屬層L3 ;
[0036] 4為介質(zhì)層L4;
[0037] 5為金屬層L5 ;
[0038] 6為介質(zhì)層L6 ;
[0039] 7為金屬層L7 ;
[0040] 8為介質(zhì)層L8 ;
[0041] 9為金屬層L9;
[0042] 10、11、12、13分別為內(nèi)導體層的四個獨立的金屬單體，分別記為第一金屬單體、第 二金屬單體、第三金屬單體、第四金屬單體；
[0043] 14為共享的外導體層。
【具體實施方式】
[0044] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。
[0045] 實施例
[0046] 本實施例為了實現(xiàn)陣列同軸波導電路板級/封裝級/芯片級的基片集成化，提供 了一種適用于電路板級、封裝級及芯片級的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0047] 本實施例提供的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)，采用準封閉式結(jié)構(gòu)，基片集成 同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下包括：至少一個單通道結(jié)構(gòu)，所述單通道結(jié)構(gòu) 包括：第一外導體層、第一介質(zhì)層、內(nèi)導體層、第二介質(zhì)層、第二外導體層以及兩列金屬化通 孔陣列（金屬化通孔陣列）；其中：
[0048] 所述內(nèi)導體層設(shè)置于第一外導體層和第二外導體層之間；所述第一介質(zhì)層設(shè)置于 第一外導體層和內(nèi)導體層之間，所述第二介質(zhì)層設(shè)置于內(nèi)導體層和第二外導體層之間；
[0049] 所述單通道結(jié)構(gòu)縱向貫穿設(shè)置有金屬化通孔陣列。
[0050] 進一步地，第一外導體層、第二外導體層以及兩列金屬化通孔陣列共同組成單通 道結(jié)構(gòu)的外導體。多個單通道結(jié)構(gòu)在水平、垂直兩方向形成陣列，共享外導體，組成本發(fā)明 所述的基片集成同軸波導互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0051] 進一步地，垂直方向相鄰兩個單通道結(jié)構(gòu)共用同一層外導體層，即，上一層單通道 結(jié)構(gòu)的第二外導體層為下一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導體層。
[0052] 進一步地，所述金屬化通孔陣列為兩列，兩列金屬化通孔陣列沿物理結(jié)構(gòu)的長度 方向等間