电子电路封装件中的互连制造技术

公开了一种ＲＦ微电路插件和互连线路设备，能够将电路元件之间的阻抗不匹配最小化。还公开了多条信号通路和邻近接地通路以及经调节的引线接合。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及组装微电子电路的“封装”技术，更具体而言，涉及在插件内的离散组件和基片之间传送和耦合RF信号的方法、技术和设备。
技术介绍
微型电路电子产品一般是将单个组件组装进一个插件而组装成的。实际上，单个组件被挑选出来并放在基片上。基片可以是柔韧的聚合体膜层，也可以是坚硬的陶瓷片。基片可以有多层电路轨迹，各层之间通过通路在Z方向具有互连线路。有些组件可以用焊料或粘合剂等直接电子连接到基片上的连接片。其它组件的连接片不在基片表面的平面上。为了容纳这些连接片的“高度”，使用了引线连接这种方法来传输位于不同平面的连接片之间的信号。例如，通常的做法一贯是将集成电路粘接或焊接到陶瓷基片上，然后用“引线接合”的方法在集成电路(IC)上的连接片和基片上的连接片之间做成电路互连线路。“引线接合”是一个小的电路回路，电流从IC上的连接片流出，流过IC的边缘，然后回到基片的表面。在加工过程中，引线接合会迅速熔合在IC上，通常的产出量是每秒5个引线接合。通路和引线接合共同形成插件的可接受信号路径，只要有关的信号是“低频”信号。但是，引线接合在低GHz范围内会衰减和辐射信号。导线本身有一个寄生电感，因此成为GHz范围内的一个重要电路元件。减少衰减的传统解决方法包括“楔形”接合和“带接合”。这两项技术着力减少导线的长度，从而减少导线”的阻抗。在楔形技术方法中，导线在连接片外面形成锐角连接以使连接的总长度最小。可以每秒2-3个接合的速度加工这种连接。带接合用扁平带导线替代了引线接合中传统的圆形截面。带具有一个寄生电容，相对而言，该值大于电感，能够减少衰减。但是，成功的带引线接合严重依赖组件的布设。这一处理过程极其缓慢。在基片本身上也存在类似的信号路线问题。在一个多层基片上，线性信号轨迹通常靠近零电位平面布置。因此，对于RF信号，使用公知的“带状线”技术，可以将信号路径设计为具有恒定的额定阻抗。但是，如果信号路径偏离带状线路径，并沿Z方向传送，则这种不对称性将由于相关的衰减和反射而产生阻抗的不匹配。陶瓷基片易碎，为了保证机械强度，需要在Z方向增加厚度，因而特别容易产生阻抗不匹配的问题。因此，需要改进的，以加工出高性能的高频电路“插件”。
技术实现思路
与现有技术相比，本专利技术提出了解决基片上阻抗不匹配问题的方法。根据本专利技术的原理，在基片接合片附近形成了一个电容。该电容与引线接合“导线”形成了一个谐振电路。该电路布局的功能类似具有额定特性阻抗的传输线，耦合信号时减少了反射能量和辐射能量的衰减和抑制。在本专利技术的第二方面，提供了两个或多个通路以在Z方向传输RF信号。工作时，平行通路的耦合阻抗形成信号的传输线。在另一种形式中，在信号通路旁设置接地通路，以形成类似传输线的连接。这些不同的原理可以单独使用或组合使用以制成高性能的插件。使用这些技术构造的插件有如下优点。低损耗连接允许重新划分RF信号处理元件以实现低成本或高性能。例如，缺少“理想”的互连线路技术会迫使人们使用集成电路元件，这种情况下，如果利用本专利技术，就可以使用离散的电路元件，而不使用集成电路元件。该连接方法还允许进行组件布设，从而降低加工成本。这些技术还允许使用低成本的常规加工设备来加工高性能的RF插件，这一点也意味着成本的降低。附图说明结合如下附图，在几个说明性的实施例中，对本专利技术的各个方面和功能进行描述，其中图1是使用本专利技术各个方面的插件的截面图；图2是使用本专利技术某些方面的插件的平面图；图3显示对样件进行回波损耗测试的结果；图4显示对样件进行介入损耗测试的结果；图5显示了使用分层基片的插件的性能。优选实施例的详细说明本申请公开的内容基于性能测试，为了阐述公开的内容，对测试方法进行简短的说明。一般而言，进行测试的装置带有一个RF输入端口和一个RF输出端口。进入电路的射频功率作为一个整体，并将输出功率与输入功率进行比较以测量“介入损耗”。“介入损耗”低对应于性能好。由于阻抗不匹配而导致的反射能量也会使性能降低。这一参数用回波损耗来度量。回波损耗的测量结果一般为负数，因此，回波损耗越高，性能越好。回波损耗和介入损耗的测量结果是频率的函数，通常都是对应频率进行绘制。对于提供宽带的新的数字电话技术而言，尤其需要宽带上的性能。图1所示为插件30的截面。箭头9表示本图的Z轴。该插件包括基片16，可以是陶瓷的，也可以是聚合体膜，并且一般都分为几层电路。为清楚起见，图中所示的基片16为只有一层的结构。对于微波的常见情况，基片的下表面是由基片16上的铜层形成的零电位平面18。由轨迹20和零电位平面18所形成的传输线在此基片16上形成一条信号轨迹。在现有技术中，对于任何给定的基片材料和介电常数，可以方便地计算出轨迹20的精确宽度。轨迹20从基片24下表面上的轨迹28下面穿过并与轨迹28接合。在一个一般构造中，陶瓷基片24可以带有几个集成电路，也可以带有其他与陶瓷或聚合体膜分层基片16连接的离散组件，从而做成一个产品。在图1所示的构造中，基片24由有多条通路将零电位平面引到集成电路22的下面。第一信号通路14和第二通路15(见图2)一起形成了一个Z方向的信号路径，用来将信号从传输线20传到基片24上表面上的接合区12。与现有技术结构相比，RF信号被分成图1和图2中的通路14和通路15。第一信号通路14和第二信号通路的位置靠近接地通路17。这两条信号通路和附带的接地通路一起，在传输线20和接合连接片12之间的Z方向上形成恒定阻抗连接。显然可以用一个以上的其他接地通路或信号通路来获得阻抗匹配特性。在图1中，导线10的接合形成接合连接片12到端口2连接的电信号路径连接，以完整地描述测试插件30。图2所示为图1布局的平面图。箭头11表示该构造的X-Y轴。信号从端口1，经过轨迹20和零电位平面18(未示出)形成的传输线连接进入测试插件30。该传输线20与轨迹28连接。连接轨迹28在图中以部分剖面图示出。该连接轨迹28与第一信号通路14和第二信号通路15连接。每个通路用一个圆圈表示，通路14和通路15之间的距离表示为间距32。该间距的大小可用来“调节”信号通路14和15的传输线特征。在图2中，在基片24的上表面，接合连接片12的宽度用标记为36的夸大的宽度来表示。该扩展的接合连接片相对于基片22和基片24的零电位平面具有电容。正是连接片的电容在“调节”导线10的电感以产生特性设计阻抗。尽管图中将该连接片表示为在Y方向展开形成了一个T形连接，应该理解也可以形成其他形状，而且在某些特定情况下，可能更需要其他形状。许多RF集成电路都有这样一个特点，即互连线路的密度低，因而可以将通路的外边用做这种结构。还应注意的是，T形状利用了大多数集成电路的基板或下端靠近零电位平面的优点。对应的电路是一个电感导线和接地端间的电容，在信号路径中形成了一个带通滤波器。对于信号通路15和信号通路14之间的间距32，应该理解，建立所需要的特性阻抗的准确间距取决于基片24和16的介电常数，以及其他接地特征的邻近性。因此，在给出特定插件设计时，可能需要多个信号通路。第一信号通路14和第二信号通路15的形状和位置是说明性的，不起限定作用。与此类似，作为补充信号通路14和15的接地通路17，其位置可用来“调节”连接。由于与其他杂散电容邻近本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连线路设备，用在第一平面上的第一连接片和第二平面上的第二连接片之间，包括：一个导体，从所述第一连接片伸向所述第二连接片；一个电容，其位置靠近所述第一连接片，具有的电容值足以提供设计带宽上的设计的特性阻抗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-12-31 09/477,0481.一种互连线路设备，用在第一平面上的第一连接片和第二平面上的第二连接片之间，包括一个导体，从所述第一连接片伸向所述第二连接片；一个电容，其位置靠近所述第一连接片，具有的电容值足以提供设计带宽上的设计的特性阻抗。2.根据权利要求1的互连线路设备，其特征在于，所述导体是一条导线。3.根据权利要求1的互连线路设备，其特征在于，所述导线的截面基本是圆形的。4.根据权利要求1的互连线路设备，其特征在于，所述电容形成为一个扩展面积的连接片。5.根据权利要求4的互连线路设备，其特征在于，所述扩展面积的连接片在X-Y平面上具有扩展的宽度。6.一种互连线路设备，用在第一面上的第一连接片和第二面上的第二连接片之间，包括第一导体，从包含在具有一个介电常数的基片上的所述第一连接片伸向所述第二连接片；第二导体，从所述第一连接片伸向所述第二连接片；所述第一导体的位置靠近所述第二导体，两者的间隔足以提供设计带宽上的设计的特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄光华，帕克钱德勒，
申请(专利权)人：HEI公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]