微波电路封装的端口和安装在该封装中的微波部件的互连制造技术

本发明专利技术公开了微波电路封装的端口和安装在该封装中的微波部件的互连。在一个方面，描述了一种信号路径。信号路径在指定的带宽上具有标称阻抗，并且将微波电路封装的端口和安装在该微波电路封装中的微波部件互连。信号路径包括电感转接部分以及第一和第二电容结构。电感转接部分从信号路径上的第一点延伸到信号路径上的第二点，并具有超过标称阻抗的额外阻抗。第一和第二电容结构分别旁路信号路径上的第一和第二点，以补偿电感转接部分的额外阻抗。电感转接部分以及第一和第二电容结构近似于一个在指定带宽上具有与标称阻抗基本匹配的阻抗的滤波器。在其他方面中，描述了包括上述信号路径的微波电路封装以及包括形成上述信号路径的互连方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波电路封装的端口和安装在该微波电路封装中的微波部件的互连。
技术介绍
微波部件被装配到微波电路封装中，该电路封装提供方便的结构，用于操作、安装微波部件，并将微波部件连接到印刷电路板上的外部电路。微波电路封装通常包括支撑各组高频信号迹线、直流(DC)信号迹线和地迹线的多个绝缘材料(例如，塑料或陶瓷材料)层。不同绝缘材料层上的迹线通常用穿过绝缘材料层延伸的导电过孔来互连。虽然可以用其它的连接方法，但是考虑到成本和兼容性，常常要求用焊线将微波电路封装的迹线连接到安装在微波电路封装中的微波部件。在微波电路中，通过被建模为传输线的信号路径将源互连至负载(例如，集成电路芯片)。一般而言，源和负载被阻抗匹配到传输线的标称阻抗，以便使损耗和反射最小化，并实现从源至负载的最大功率传输。信号路径上的任何转变(例如，信号路径的电气或物理特性的任何变化)都会引入信号路径阻抗的不连续性，这引起信号反射，这些信号反射降低传输信号的完整性，并减小传送到至负载的功率。信号过孔和焊线是表现为寄生电感的转接部分，这些寄生电感引起传输信号完整性显著的反射和显著的降低，尤其是在GHz范围和更高的频率。不同的方法已被提出来补偿信号过孔和焊线的寄生电感。在一种方法中，通过在信号过孔周围设置接地过孔来沿着增加接地旁路电容的球栅阵列(BGA)转接部分形成准同轴结构，从而补偿BGA转接部分的串联电感。调整信号过孔和接地过孔的直径及其间的间隔以将旁路电容改变到这样的水平，使转接部分的阻抗与信号路径的其他段的阻抗近似匹配。在另一种方法中，通过将额外的电容添加到微波电路封装上的被连接到焊线一端的信号迹线的端点，从而补偿焊线的串联电感。采用这些补偿寄生电感方法的微波电路互连能够使过孔及焊线转接部分与信号路径的标称阻抗充分阻抗匹配，以在从DC直到约50GHz的频率范围上实现比较好的性能(例如，-15dB的回波损耗)。不过，这些补偿电感转接部分的方法不能以足够高的精度将这些转接部分的阻抗与信号路径的标称阻抗匹配，以在20GHz或更高的频率处获得仪器应用和高质量商业应用所需的高性能信号传输(例如，-20dB或更好的回波损耗)。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术公开了一种信号路径，该信号路径在指定的带宽上具有标称阻抗并将微波电路封装的端口和安装在该微波电路封装中的微波部件互连。信号路径包括电感转接部分以及第一和第二电容结构。电感转接部分从信号路径上的第一点延伸到信号路径上的第二点，并且具有超过标称阻抗的额外阻抗。第一和第二电容结构分别旁路信号路径上的第一点和第二点，以补偿电感转接部分的额外阻抗。电感转接部分以及第一和第二电容结构近似于一个在指定的带宽上具有与标称阻抗基本匹配的阻抗的滤波器。在另一方面，本专利技术公开了一种包括了上述信号路径的微波电路封装。在另一方面，本专利技术公开了一种将微波电路封装的端口和安装在微波电路封装中的微波部件互连的方法，该方法包括形成上述信号路径。根据包括附图和权利要求在内的以下描述，本专利技术的其他特征和优点将变得清楚。附图说明图1是微波电路封装实施例的俯视图。图2是图1的微波电路封装的剖视图。图3是对应于信号过孔的电感转接部分的集总元件模型的电路图，该信号过孔具有分别被第一和第二电容结构旁路的第一和第二端点。图4是对应于焊线的电感转接部分的集总元件模型的电路图，该焊线具有分别被第一和第二电容结构旁路的第一和第二端点。图5示出了绘制为频率函数的回波损耗的曲线图，其中对信号路径上未补偿的寄生电感和补偿寄生电感的三种不同方法进行了比较。图6是通过与L-C-L低通滤波器结构结合，从而补偿寄生电感的方法的集总元件模型的电路图。图7A是图1和图2中示出的信号路径的集总元件模型电路图，其包含用传输线段连接在一起的两个C-L-C滤波器段。图7B示出了绘制为频率函数的回波损耗的曲线图，其中对补偿寄生电感转接部分的不同方法(包括图7A中示出的方法)进行了比较。图8是微波电路封装的第二实施例的俯视图。图9A是图8中示出的信号路径的集总元件模型电路图，其包含用C-L-C-L-C布置中的三个电容补偿的两个电感转接部分。图9B示出绘制为频率函数的回波损耗的曲线图，其中比较了未补偿的电感转接部分、用两个旁路电容补偿的单个电感转接部分、以及用三个旁路电容补偿的两个电感转接部分。图10示出了除了电感转接部分被建模为0.17nH而非1nH的电感器都与图9B中相同的补偿方法下，绘制为频率函数的回波损耗的曲线图。图11A是安装在印刷电路板上的图8的微波电路封装实施例的立体图。图11B是图11A中示出的微波电路封装实施例的焊线部分的放大立体图。图12示出了对单焊线和分叉角为2θ的一对焊线的等效阻抗进行比较的一组仿真结果，其中θ从0°到35°变化，而2θ从0°到70°变化。图13是微波电路封装的第三实施例的俯视图。图14是图13中示出的信号路径的集总元件模型的电路图，其包含用四个旁路电容以电容方式补偿的三个电感转接部分。具体实施例方式在以下描述中，相同的标号用于标识相同的元件。此外，附图是要以图示的方式来说明示例性实施例的主要特征。附图并未表示实际实施例的每个特征，也未表示所示元件的相对尺寸，附图并未按比例绘制。下面详细描述的微波互连实施例采用下述方法补偿微波信号路径中的电感转接部分，这些方法在20GHz或更高的频率下实现高性能信号传输(例如，-20dB或更好的回波损耗)，而这正是仪器应用和高质量商业应用所需的。可以实现这种高性能，同时仍允许信号过孔穿过其延伸的相对较厚的封装基板，并允许相对较长的焊线(例如，0.4mm或更长)以将封装顶侧上的传输线连接到封装腔内的集成电路或部件。图1和图2示出了无铅SMT(表面安装技术)微波电路封装10的实施例的俯视图和剖视图，该微波电路封装包括用于将微波部件14连接至印刷电路板15的腔12。在图示的实施例中，腔12容纳对应于微波单片电路(MMIC)的单个微波部件14。不过，一般来说，该腔可以容纳一个或更多微波部件，例如包括MMIC、微波传输线、微波滤波器和微波衰减器。微波电路封装10包括支撑各种顶侧和背侧信号迹线、顶侧和背侧DC偏置迹线、以及顶侧和背侧接地平面迹线的绝缘基板16。图1和图2示出的微波电路封装10的信号迹线和过孔包括背侧信号迹线18、20，前侧信号迹线22、24，以及导电信号过孔26、28。图1和图2中示出的DC偏置迹线和过孔包括顶侧DC偏置迹线30-40及其各自的导电DC偏置过孔42-52。图1和图2中示出的微波电路封装10的接地平面包括背侧接地平面54(在图1中用斜线区域示出)以及顶侧接地平面56、58、60、62。顶侧接地平面56-62中的每个通过各自的一组三个导电过孔而电连接到背侧接地平面54，这些导电过孔在图1中用顶侧接地平面56-62轮廓内的不规则圆形示出。微波部件14的背侧用粘合剂66(例如，银环氧)附装到腔12内的散热器64。散热器64是背侧接地平面54的连续垂直延伸，其通过在封装制造工艺期间用导热材料(例如，诸如铜之类的金属)将散热器区域镀覆得更厚而制成。微波部件14的顶侧包括信号迹线68，该信号迹线68通过各对焊线70、72和74、76被电连接至微波电路封装10的顶侧信号迹线22、24。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号路径，所述信号路径在指定的带宽上具有标称阻抗并将微波电路封装的端口和安装在所述微波电路封装中的微波部件互连，所述信号路径包括：电感转接部分，所述电感转接部分从所述信号路径上的第一点延伸到所述信号路径上的第二点，并且具有超过所述标称阻抗的额外阻抗；和第一电容结构和第二电容结构，所述第一电容结构和第二电容结构分别旁路所述信号路径上的所述第一点和第二点，以补偿所述电感转接部分的所述额外阻抗，其中所述电感转接部分以及所述第一电容结构和第二电容结构近似于一个在所述指定带宽上具有与所述标称阻抗基本匹配的阻抗的滤波器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迪安B尼克尔森，瑞图兹恩，凯斯W毫威尔，埃里克R埃勒斯，
申请(专利权)人：安捿伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]