CN112423467A

CN112423467A - 一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构

Info

Publication number: CN112423467A
Application number: CN202011167831.XA
Authority: CN
Inventors: 牛斌; 范道雨
Original assignee: CETC 55 Research Institute
Current assignee: CETC 55 Research Institute
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-02-26

Abstract

本发明提供了一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，包括腔体、薄膜电路基板以及共面波导；其中腔体包括由金属材料制成的上壳体与下壳体；薄膜电路基板悬空设于由上壳体与下壳体构成的密闭空腔中；共面波导包括平行设于薄膜电路基板上的信号线、第一分段式地线以及第二分段式地线，第一分段式地线与第二分段式地线关于信号线对称，包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻地线单元之间存在断隙。本发明通过释放薄膜电路共面波导中地线金属对薄膜电路基板产生的应力，从而可支持更大尺寸微米级厚度的薄膜电路设计与制作，提高太赫兹频段中薄膜电路的适用性。

Description

一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，具体涉及一种薄膜电路结构。

背景技术

太赫兹（THz）科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.3THz~3THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。随着工作频率的提高，传统的信号传输线在太赫兹集成电路中面临严峻的衬底模式影响及电磁损耗。因此在太赫兹集成电路中，尤其是工作频率在0.5THz以上的太赫兹集成电路中，作为电路基板的衬底厚度已降低至10微米以内，即近年来逐渐发展成熟的薄膜太赫兹电路工艺。超薄的电路基板大大减小了衬底模式影响及电磁损耗，但另一方面电路基板的机械强度大大降低，极易受芯片加工中引入的金属应力拉扯导致裂片。该问题随着电路尺寸越大越明显，限制了薄膜电路的广泛应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，本发明通过将第一分段式地线、第二分段式地线各分为多个地线单元以释放薄膜电路共面波导中地线金属对薄膜电路基板产生的应力，从而可支持更大尺寸微米级厚度的薄膜电路设计与制作，提高太赫兹频段中薄膜电路的适用性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，包括：

腔体，包括由金属材料制成的上壳体与下壳体；

薄膜电路基板，悬空设于由上壳体与下壳体构成的密闭空腔中；

共面波导，包括平行设于所述薄膜电路基板上的信号线、第一分段式地线以及第二分段式地线，所述第一分段式地线与第二分段式地线关于信号线对称，所述第一分段式地线与第二分段式地线均包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻所述地线单元之间存在断隙；所述第一分段式地线与第二分段式地线远离信号线的一侧向伸出薄膜电路基板的方向延伸至嵌入所述腔体中，所述薄膜电路基板通过所述第一分段式地线、第二分段式地线与腔体连接。

进一步的，所述薄膜电路基板的厚度为1-10μm。

进一步的，所述薄膜电路基板的材料为半绝缘GaAs材料。

进一步的，所述断隙宽度为1-10μm，地线单元的长度为50-500μm。

进一步的，所述第一分段式地线、第二分段式地线伸出薄膜电路基板的部分的宽度为3-50μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）本发明中薄膜电路基板为10微米以内的介质材料，以降低芯片上信号传输线在太赫兹频段衬底模式影响与损耗。

2）本发明中薄膜电路基板上依次由相互平行的第一分段式地线、信号线、第二分段式地线三种金属线组成共面波导，将电磁信号电磁分布集中在信号线与第一分段式地线、第二分段式地线之间。

3）本发明中第一分段式地线、第二分段式地线包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻所述地线单元之间存在断隙，避免了连续长条形大面积地线金属与薄膜电路基板之间应力的积累，该应力通常来源于芯片制作中蒸发、溅射、电镀等金属化工艺。

4）本发明中薄膜电路通过延伸出电路基板以外的各分段地线金属与腔体焊接，从而将第一分段式地线、第二分段式地线与腔体侧壁形成电连接，并使薄膜电路基板悬空于腔体之中，从而便于与腔体波导过渡连接。

附图说明

图1为本发明实施例中悬空型分段式共面波导薄膜电路结构垂直于信号传输方向的剖面示意图。

图2为图1中的A-A向剖视图。

图中：100、腔体；101、上壳体；102、下壳体；200、薄膜电路基板；300、共面波导；301、信号线；302、第一分段式地线；303、第二分段式地线；304、地线单元；305、断隙。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，如图1-2所示，包括腔体100、薄膜电路基板200以及共面波导300；其中腔体100包括由金属材料制成的上壳体101与下壳体102；薄膜电路基板200悬空设于由上壳体101与下壳体102构成的密闭空腔中；共面波导300包括平行设于所述薄膜电路基板200上的信号线301、第一分段式地线302以及第二分段式地线303，所述第一分段式地线302与第二分段式地线303关于信号线301对称，所述第一分段式地线302与第二分段式地线303包括多个沿信号线301信号传输方向设置的地线单元304，每个相邻所述地线单元304之间存在断隙305；所述第一分段式地线302与第二分段式地线303远离信号线301的一侧向伸出薄膜电路基板200的方向延伸至嵌入所述腔体100中，所述薄膜电路基板200通过所述第一分段式地线302、第二分段式地线303与腔体100连接。

为本实施例所优选的是，所述薄膜电路基板200的厚度为1-10μm。

为本实施例所优选的是，所述薄膜电路基板200的材料为半绝缘GaAs材料，以降低薄膜电路基板200所导致的衬底模式影响及太赫兹波传输损耗。

为本实施例所优选的是，所述信号线301、第一分段式地线302以及第二分段式地线303的厚度为0.5-2μm，长度为3-50μm，以满足电路设计所要求的波导阻抗与传输损耗。

为本实施例所优选的是，所述断隙305宽度为1-10μm，地线单元304的长度为50-500μm，在释放第一分段式地线302、第二分段式地线303与薄膜电路基板200之间的应力，及降低传输损耗之间取得平衡。

为本实施例所优选的是，所述第一分段式地线302、第二分段式地线303伸出薄膜电路基板200的部分的宽度为3-50μm，以满足薄膜电路的芯片与腔体100之间的装配误差要求。

为本实施例所优选的是，所述第一分段式地线302和第二分段式地线303与腔体100焊接固定，使得薄膜电路基板悬空于腔体100之中。

为本实施例所优选的是，图1中所述腔体100的剖面为长方形，长与宽均为100-5000μm。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于，包括：

腔体，包括由金属材料制成的上壳体与下壳体；

共面波导，包括平行设于所述薄膜电路基板上的信号线、第一分段式地线以及第二分段式地线，所述第一分段式地线与第二分段式地线关于信号线对称，所述第一分段式地线与第二分段式地线包括多个沿信号线信号传输方向设置的地线单元，每个相邻所述地线单元之间存在断隙；所述第一分段式地线与第二分段式地线远离信号线的一侧向伸出薄膜电路基板的方向延伸并嵌入所述腔体中，所述薄膜电路基板分别通过所述第一分段式地线、第二分段式地线与腔体连接。

2.根据权利要求1所述的悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于：所述薄膜电路基板的厚度为1-10μm。

3.根据权利要求1所述的悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于：所述薄膜电路基板的材料为半绝缘GaAs材料。

4.根据权利要求1所述的悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于：所述断隙宽度为1-10μm，所述地线单元的长度为50-500μm。

5.根据权利要求1所述的悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于：所述第一分段式地线、第二分段式地线伸出薄膜电路基板的部分的宽度为3-50μm。

6.根据权利要求1所述的悬空型分段式共面波导薄膜电路结构，其特征在于：所述第一分段式地线和第二分段式地线与腔体焊接固定。