CN102887710A - 波导管 - Google Patents

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杨庆炳
马逾钢
増田久
河村拓史
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Abstract

本公开涉及波导管。一种制备波导管的方法，包括：提供陶瓷粉末和聚合物粘合剂浆料，用所述浆料形成波导管。还公开一种波导管和PCB。

Description

波导管
技术领域
本发明涉及波导管。
背景技术
关于薄型互连结构的研究目的在于减小成本和降低制造复杂性，以试图与印刷电路竞争。由于关于高频信号的问题，用于高速数据传输的薄型互连结构的发展尤其困难。为了在电子器件内建立有效的数据通信，所希望的是电磁(EM)传播的稳定性，以及一致的信号强度。
发明内容
这里，提出一种使具有低耗散损失的良好EM波约束的波导管的生产成为可能的复合材料。
本发明涉及通过连接尤其是印刷电路组件上的电子集成电路(IC)芯片之间的细条带，引导传播电磁(EM)波的架构和方法。本发明目的在于获得对高频互连性来说必需的高介电常数和低介电损失。
在这种方法中，提供一种具有可控的介电常数和低损耗角正切（loss tangent）的聚合物-陶瓷复合物。这种材料包含与悬浮在水中的聚四氟乙烯微粒的分散液混合的金属氧化物细粉。通过充分混合，能够在室内条件下生成浆料混合物。
特别地，提出利用流布含有机粘合剂和陶瓷粉末的粘性糊料的涂布方法，形成介电薄片。借助陶瓷粉末的混合比，调整其介电特性，以获得高介电常数。这种复合物能够容易地压制或碾轧，从而产生均匀一致的薄层，所述薄层可被切成所需的图案。
薄层的这种结构允许平直的印刷电路板(PCB)上的保形（conformal）表面接触。在这方面，EM波可被馈入薄层中，并在电子器件中的EM辐射和吸收极小的情况下，在不同位置的IC部件之间传播。
本发明目的在于提供一种通过调整波导管在高频范围的介电性质（behaviour），把EM通信信号集中和约束在薄波导管中的方法。
一般来说，本发明提出一种均匀形成的薄片，所述薄片能够被切割或机械加工成特定的图案，以便附着在PCB上，从而改善IC部件之间的互连性。
在第二方面，本发明提供一种能够在不改变PCB的生产的情况下，实现产生安装在IC部件之间的具有多个弯曲的窄条带的低成本加工方法。
附图说明
现在参考以下附图，说明本发明的一个或多个例证实施例，附图中：
图1表示提出的陶瓷粉末和聚合物粘合剂的混合。
图2表示为形成薄片而提出的复合浆料的流布。
图3表示聚合之后的复合薄片的示意图。
图4表示提出的用于复合薄片的切割机。
图5表示提出的波导管的切割工艺。
图6表示利用波导管的PCB上的互连的示意图。
具体实施方式
在高数据传输速率系统中，互连用材料在实现稳定并且鲁棒的电磁(EM)传播方面起着重要的作用。当电子组件变得越小和更紧凑时，对高数据量来说，集成电路(IC)部件之间的薄而窄的设计会变得更困难。
聚合物通常介电常数低。低介电常数在波导管中不合需要，因为它使EM波传播的集中和约束不太有效。然而在液体形态下，通过利用涂布和印刷工艺，聚合物可提供更容易和低廉的生产。
可在复杂的热烧结工艺中处理陶瓷微粒，以形成高介电常数介质。然而，该工艺成本高。
在一个实施例中，液体聚合物用作陶瓷微粒的粘合剂。细微的陶瓷微粒被粘合，从而通过固化聚合物，形成薄片，这避免了复杂的热烧结工艺。
液体聚合物-陶瓷可包含拌入液体聚合物102，比如聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)或聚丙烯(PP)中的金属氧化物粉末101，例如钛酸锶(SrTiO3)或者二氧化钛(TiO2)。复合物103是类似于涂料的质地光滑的粘性浆料，带有均匀分散的微粒，能够被流布或涂布到所需的模具上。
上述成分的电性质如下所示：
Figure BDA00001877507100031
*在1～10GHz公布
复合物的介电常数大于10。优选地，所述介电常数为50～300。
复合物的介电损耗角正切小于0.005。优选地，所述介电损耗角正切小于0.001。
接下来，如图2中图解所示，混合物被流布到容深约0.5mm～1.0mm的平托盘201。托盘的深度决定介电薄片的厚度。同样地，所需薄片的表面积可用托盘201的大小调整。倒入的任何多余的混合物103将溢出托盘201。
随后，把托盘201中的流布的液体混合物103转移到低压室中，以便脱气（degassing）。为了脱气，可把涂抹的复合层置于50～80kPa的低压干燥器中至少5小时。这有助于除去混合工艺在流布层中产生的气泡。
液体混合物103的热固化被用于干燥和聚合粘合物中的有机物。这在约300～350℃下进行约1小时。随后，一旦冷却，就从托盘201剥离干燥的流布层。如图3中所示，由复合材料制成的薄片301应在一定程度上继承具有低损耗角正切的陶瓷的高介电常数。
取决于所需的互连形状，可以定制机械切割机400。如图4中所示，在期望′Z′形的情况下，按照所需波导管的尺寸和形状，设计特制的切割刀401，以及钢质开槽冲模402、403。复合薄片301被夹在两个钢块402、403之间，所述两个钢块402、403被布置成每个钢块403中的贯通的图案槽404被对准。之后，如图5中所示，把切割刀401往下压，穿过夹着复合薄片301的两个钢块402、403中的槽404，从在切割机400的底座的槽404排出波导管互连501。
波导管互连501可被粘合在PCB中，如图6中所示，其两端被布置成与IC芯片或者任何其它电子部件接触。复合物的材料性质应有助于在数据传输操作期间，集中和保持EM波。波导管可被布置成无任何额外界面地接触IC芯片。理想的是，在波导管的端部和IC部件之间应存在极小的间隙。
虽然详细说明了本发明的例证实施例，不过对本领域的技术人员来说，显然在本发明的范围内，多种变化都是可能的。

Claims (13)

1.一种制备波导管的方法，包括：
提供陶瓷粉末和聚合物粘合剂浆料，
用所述浆料形成波导管。
2.按照权利要求1所述的方法，还包括用所述浆料形成薄膜。
3.按照权利要求2所述的方法，还包括固化所述薄膜。
4.按照权利要求3所述的方法，还包括用固化的薄膜冲切波导管。
5.按照任意前述权利要求所述的方法，其中陶瓷粉末是钛酸锶或者二氧化钛，聚合物粘合剂是聚四氟乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯。
6.一种按照任意前述权利要求所述的方法生产的波导管。
7.一种包含陶瓷粉末和聚合物粘合剂的复合物的互连波导管。
8.按照权利要求7所述的波导管，其中复合物的介电常数大于10。
9.按照权利要求7或8所述的波导管，其中复合物的介电损耗角正切小于0.005。
10.按照权利要求7-9任意之一所述的波导管，其中陶瓷粉末是钛酸锶或者二氧化钛，聚合物粘合剂是聚四氟乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯。
11.按照权利要求8所述的波导管，其中介电常数在50～300的范围。
12.按照权利要求9所述的波导管，其中介电损耗角正切小于0.001。
13.一种包含用按照权利要求7-12中任意权利要求所述的一个或多个波导管连接的多个IC部件的PCB。
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