CN109687078A - 一种小型化准同轴互联结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化准同轴互联结构，属于电子工程技术领域。其包括介质柱体，介质柱体内设有第一金属填充通孔和多个第二金属填充通孔，第一金属填充通孔位于介质柱体的轴心处，多个第二金属填充通孔均匀分布于第一金属填充通孔的外围同心圆上；第一金属填充通孔和第二金属填充通孔之间设有两圈空气介质填充结构，内圈空气介质填充结构包括均匀分布于内圈圆周上的多个埋孔，外圈空气介质填充结构包括均匀分布于外圈圆周上的多个弧形埋腔，内圈圆周和外圈圆周均与第一金属填充通孔构成同心圆。本发明结构紧凑、成本低廉，具有良好的端口匹配特性，可以广泛用于小型化TR组件、射频模块、包含传输结构的功能器件等的宽频带互联。
Description
技术领域
本发明涉及电子工程技术领域，特别是指一种小型化准同轴互联结构，可以应用于微波收发组件、变频器等电子器件中。
技术背景
随着现代通信系统技术发展，系统中需要大量高可靠性、小型化、低成本的集成模块。系统级封装(SIP)技术为电子产品性能的提高、功能的丰富与完善、成本的降低创造了有利条件。自从80年代以来，SIP技术在数字电路中已得到广泛应用，极大地减小了系统所占体积和重量。所谓微波SIP技术是指通过采用三维结构形式对微波毫米波芯片进行立体结构的三维集成技术，该技术借助三维叠层技术制作，系统之间沟通的电气及散热管道均采用纵向垂直布局。
现有的互连结构在多层基板内均采用基板介电常数设计，存在尺寸较大，设计不灵活的问题。常规互连结构无法实现毫米波高密度小型化要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种小型化准同轴互联结构，该结构具有体积小、电气性能较好的特点，能够满足射频电路小型化的设计要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种小型化准同轴互联结构，其包括介质柱体，所述介质柱体包括多层介质基板；所述介质柱体内设有贯穿所有介质基板的一个第一金属填充通孔和多个第二金属填充通孔，其中，第一金属填充通孔位于介质柱体的轴心处，多个第二金属填充通孔均匀分布于第一金属填充通孔的外围同心圆上；第一金属填充通孔和第二金属填充通孔之间设有两圈空气介质填充结构，其中，内圈空气介质填充结构包括均匀分布于内圈圆周上的多个埋孔，外圈空气介质填充结构包括均匀分布于外圈圆周上的多个弧形埋腔，内圈圆周和外圈圆周均与第一金属填充通孔构成同心圆，所述埋孔和弧形埋腔均只贯穿介质柱体的中间多层介质基板，埋孔和弧形埋腔均被空气介质填充。
具体的，所述内圈空气介质填充结构由均匀分布于内圈圆周上的四个埋孔组成，埋孔的直径为0.1～0.2mm，埋孔与第一金属填充通孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
具体的，所述外圈空气介质填充结构由均匀分布于外圈圆周上的四个弧形埋腔组成，弧形埋腔的弧长跨度为30°～70°，弧形埋腔的径向宽度为0.1～0.2mm，弧形埋腔与埋孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
具体的，所述第一金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的数量为6～8个，第二金属填充通孔与弧形埋腔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
具体的，所述介质基板为LTCC材料。
采用上述技术方案的有益效果为：
1、本发明体积小巧，结构简单，易于加工。应用本发明，可以减少射频电路结构尺寸，有利于实现微波收发组件、变频器等器件的小型化。
2、本发明中的内外两圈空气介质填充结构可以有效降低互连结构的等效介电常数，通过对该互连结构等效电路模型的分析计算，可以获得其中两圈空气介质填充结构的优化参数，从而使该互连结构实现良好的电气性能。
总之，本发明结构紧凑、易于制造、成本低廉、插入损耗小，具有良好的端口匹配特性，可以广泛用于小型化TR组件、射频模块、包含传输结构的功能器件等的宽频带互联。
附图说明
图1 为本发明实施例中一种小型化准同轴互联结构的爆炸图；
图2 为图1中中间多层介质基板的俯视图；
图3 为图2中内圈空气介质填充结构的结构示意图；
图4 为图2中外圈空气介质填充结构的结构示意图；
图5为图2中多个第二金属填充通孔的结构示意图；
图6为本发明实施例中一种小型化准同轴互联结构的等效电路图；
图7为本发明实施例中一种小型化准同轴互连结构的S11曲线；
图8为本发明实施例中一种小型化准同轴互连结构的S22曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1～5所示，一种小型化准同轴互联结构，其包括介质柱体，所述介质柱体包括多层LTCC材质的介质基板；所述介质柱体内设有贯穿所有介质基板的一个第一金属填充通孔和多个第二金属填充通孔，其中，第一金属填充通孔位于介质柱体的轴心处，多个第二金属填充通孔环绕所述第一金属填充通孔设置；第一金属填充通孔和第二金属填充通孔之间设有两圈空气介质填充结构，其中，内圈空气介质填充结构包括多个环绕第一金属填充通孔设置的埋孔，外圈空气介质填充结构包括多个环绕第一金属填充通孔设置的弧形埋腔，所述埋孔和弧形埋腔均只贯穿介质柱体的中间多层介质基板，埋孔和弧形埋腔均被空气介质填充，外圈空气介质填充结构的弧形埋腔均位于同一个圆周上。
具体的，所述内圈空气介质填充结构由均匀分布于内圈圆周上的四个埋孔组成，埋孔的直径为0.1～0.2mm，埋孔与第一金属填充通孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。优选的，埋孔的直径为0.13mm，埋孔与第一金属填充通孔之间的最小壁距为0.1mm。
具体的，所述外圈空气介质填充结构由均匀分布于外圈圆周上的四个弧形埋腔组成，弧形埋腔的弧长跨度为30°～70°，弧形埋腔的径向宽度为0.1～0.2mm，弧形埋腔与埋孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。优选的，弧形埋腔的径向宽度为0.13mm，弧形埋腔与埋孔之间的最小壁距为0.1mm，弧形埋腔的弧长跨度为70°。
具体的，所述第一金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的数量为6～8个，第二金属填充通孔与弧形埋腔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。优选的，第一、第二金属填充通孔的直径均为0.13mm，第二金属填充通孔的数量为8个，第二金属填充通孔与弧形埋腔之间的最小壁距为0.1mm。
图6所示为上述小型化准同轴互联结构的等效电路图。图中， R1、R2分别为第一金属填充通孔上下端的等效电阻，两者阻值相等； L1为第一金属填充通孔的等效电感；C11、C13、C21、C23、C12、C22为第一金属填充通孔与第二金属填充通孔之间的等效电容，其中，C11、C13、C21、C23的电容值相等，C12、C22的电容值相等；G1和G2为第一金属填充通孔与第二金属填充通孔之间的等效电导，两者电导值相等。
在降低介电常数的条件下，为了保证等效C11、C12、C13、C21、C22、C23不变，需要减少第一金属填充通孔与第二金属填充通孔之间的间距，这样就可以达到使准同轴互联结构小型化的目的。
图7和8为对上述优选的同轴结构进行仿真所得到的S11（输入端口的反射系数）和S22（输出端口的反射系数）的曲线，图中横坐标为信号频率（单位：GHz），纵坐标为反射损耗（单位：dB）。从图中可以看出，本互连结构具有优良的性能，可用于频率在35GHz以下的信号的传输。
总之，本发明可用作微波电路领域中多层电路基板内部层间的互连结构，其在保证电气性能的前提下，大幅缩小了互连结构的体积，能够满足射频电路小型化的设计要求。
Claims (5)
1.一种小型化准同轴互联结构，其特征在于，包括介质柱体，所述介质柱体包括多层介质基板；所述介质柱体内设有贯穿所有介质基板的一个第一金属填充通孔和多个第二金属填充通孔，其中，第一金属填充通孔位于介质柱体的轴心处，多个第二金属填充通孔均匀分布于第一金属填充通孔的外围同心圆上；第一金属填充通孔和第二金属填充通孔之间设有两圈空气介质填充结构，其中，内圈空气介质填充结构包括均匀分布于内圈圆周上的多个埋孔，外圈空气介质填充结构包括均匀分布于外圈圆周上的多个弧形埋腔，内圈圆周和外圈圆周均与第一金属填充通孔构成同心圆，所述埋孔和弧形埋腔均只贯穿介质柱体的中间多层介质基板，埋孔和弧形埋腔均被空气介质填充。
2.根据权利要求1所述的一种小型化准同轴互联结构，其特征在于，所述内圈空气介质填充结构由均匀分布于内圈圆周上的四个埋孔组成，埋孔的直径为0.1～0.2mm，埋孔与第一金属填充通孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的一种小型化准同轴互联结构，其特征在于，所述外圈空气介质填充结构由均匀分布于外圈圆周上的四个弧形埋腔组成，弧形埋腔的弧长跨度为30°～70°，弧形埋腔的径向宽度为0.1～0.2mm，弧形埋腔与埋孔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的一种小型化准同轴互联结构，其特征在于，所述第一金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的直径为0.1～0.2mm，所述第二金属填充通孔的数量为6～8个，第二金属填充通孔与弧形埋腔之间的最小壁距为0.05～0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种小型化准同轴互联结构，其特征在于，所述介质基板为LTCC材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN111463536A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-28 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 基于lcp柔性基板的微同轴电路的制造方法及微同轴电路 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20060255876A1 (en) * | 2003-06-02 | 2006-11-16 | Nec Corporation | Compact via transmission line for printed circuit board and its designing method |
| CN209029515U (zh) * | 2018-12-24 | 2019-06-25 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种小型化准同轴互联结构 |
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