CN113239656B - 集成在片探针的太赫兹单片电路结构及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构及设计方法，所述电路结构包括衬底，所述衬底包括太赫兹单片电路衬底以及在片探针结构衬底，所述太赫兹单片电路衬底的上表面形成有太赫兹单片电路，所述太赫兹单片电路的输入端以及输出端的微带线上形成有在片探针结构，所述在片探针结构上连接有输入波导接口以及输出波导接口。本申请所述太赫兹单片电路结构通过改变单片的拓扑结构，在衬底上集成在片探针，装配时将其直接引入波导，一方面可以降低损耗，另一方面可以降低装配的难度，更容易做到一致性，适用于大规模生产，能够大幅提高工作效率。

Description

集成在片探针的太赫兹单片电路结构及其设计方法
技术领域
本发明涉及太赫兹芯片技术领域，尤其涉及一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构及其设计方法。
背景技术
太赫兹波是指频率在100GHz-10THz范围内的电磁波，频率越高的电磁波在介质中传导的损耗就越大，而且对元件的变化敏感度更高。这在单片后续的使用中，对装配的要求就越高，尤其在200GHz以上的频段，传统方式从微带线通过键合线到石英探针再转波导的方式会有比较大的损耗的同时，键合线的长短和形状等不一致性对太赫兹电路的性能影响很大，很容易造成端口失配，这种方法很难保证装配一致性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种装配简单，加工方便，损耗小，装配一致性好的集成在片探针的太赫兹单片电路结构。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构，其特征在于：包括衬底，所述衬底包括太赫兹单片电路衬底以及在片探针结构衬底，所述太赫兹单片电路衬底的上表面形成有太赫兹单片电路， 所述太赫兹单片电路的输入端以及输出端的微带线上形成有在片探针结构，所述在片探针结构上连接有输入波导接口以及输出波导接口。
进一步的技术方案在于：所述在片探针结构包括位于在片探针结构衬底上表面的中间金属，所述中间金属的一端与所述微带线的一端连接，所述中间金属的两侧分别形成有第一侧金属条和第二侧金属条，所述中间金属靠近外侧的一端形成有与其垂直的第一折弯部，所述第二侧金属条靠近外侧的一端形成有与其垂直的第二折弯部，所述第一折弯部与第二折弯部的延伸方向相反，所述在片探针结构部分的衬底的背面形成有背面金属层，所述第一侧金属条以及第二侧金属条靠近内侧的一端通过金属化过孔与所述背面金属层连接，且所述金属化过孔外侧的衬底部分没有背面金属层。
进一步的技术方案在于：所述太赫兹单片电路衬底与在片探针结构衬底的厚度相等。
本发明还公开了一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构设计方法，其特征在于包括如下步骤：
设计太赫兹单片电路器件；
根据太赫兹单片电路器件的衬底、波导标准以及使用频段，设计可集成的片上探针结构；
将设计的太赫兹单片电路器件、集成的在片探针结构以及波导接口在一起联合仿真设计，并进行调试；
根据调试后的器件设计生产所述太赫兹单片电路结构。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述太赫兹单片电路结构通过改变单片的拓扑结构，在衬底上集成在片探针，装配时将其直接引入波导，一方面可以降低损耗，另一方面可以降低装配的难度，更容易做到一致性，适用于大规模生产，能够大幅提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述太赫兹单片电路结构的示意图；
图2是本发明实施例所述在片探针结构的示意图；
图3是图2中A-A向的剖视结构示意图；
图4是图2中B-B向的剖视结构示意图；
其中：1、衬底；2、太赫兹单片电路；3、在片探针结构；4、波导接口；5、中间金属；5-1、第一折弯部；6、第一侧金属条；7、第二侧金属条；7-1、第二折弯部；8、背面金属层；9、金属化过孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构设计方法，包括如下步骤：
设计太赫兹单片电路器件；
根据太赫兹单片电路器件的衬底、波导标准以及使用频段，设计可集成的片上探针结构；
附图2为可集成的在片探针结构，中间金属5与微带线直接相连，两侧金属通过金属化过孔9与背面金属层8相连接。附图3为附图2中A-A向处的截面图，附图4为附图2中B-B向的截面图，从B-B向右需要伸入波导部分的探针背面没有金属层。
将设计的太赫兹单片电路器件、集成的在片探针结构以及波导接口在一起联合仿真设计，并进行调试；
根据调试后的器件设计生产所述太赫兹单片电路结构，如图1所示。
进一步的，如图1-图4所示，本发明还公开了一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构，包括衬底1，所述衬底1包括太赫兹单片电路衬底以及在片探针结构衬底，所述太赫兹单片电路衬底与在片探针结构衬底的厚度相等。所述太赫兹单片电路衬底的上表面形成有太赫兹单片电路2， 所述太赫兹单片电路2的输入端以及输出端的微带线上形成有在片探针结构3，所述在片探针结构3上连接有输入波导接口以及输出波导接口4。
进一步的，如图2-4所示，所述在片探针结构包括位于在片探针结构衬底上表面的中间金属5，所述中间金属5的一端与所述微带线的一端连接，所述中间金属5的两侧分别形成有第一侧金属条6和第二侧金属条7，所述中间金属5靠近外侧的一端形成有与其垂直的第一折弯部5-1，所述第二侧金属条7靠近外侧的一端形成有与其垂直的第二折弯部7-1，所述第一折弯部5-1与第二折弯部7-1的延伸方向相反，所述在片探针结构部分的衬底的背面形成有背面金属层8，所述第一侧金属条6以及第二侧金属条7靠近内侧的一端通过金属化过孔9与所述背面金属层8连接，且所述金属化过孔9外侧的衬底部分没有背面金属层。
本申请在片探针设计完成之后和单片进行联合仿真，以保证装配后整体电路的性能不受影响。使用本发明提供方法设计出来的太赫兹芯片，能够极大的简化装配流程的要求，加工方便。性能损耗小，且装配一致性好。适用于大规模生产，能够大幅提高工作效率。

Claims (2)

1.一种集成在片探针的太赫兹单片电路结构，其特征在于：包括衬底（1），所述衬底（1）包括太赫兹单片电路衬底以及在片探针结构衬底，所述太赫兹单片电路衬底的上表面形成有太赫兹单片电路（2）， 所述太赫兹单片电路（2）的输入端以及输出端的微带线上形成有在片探针结构（3），所述在片探针结构（3）上连接有输入波导接口以及输出波导接口（4）；
所述在片探针结构包括位于在片探针结构衬底上表面的中间金属（5），所述中间金属（5）的一端与所述微带线的一端连接，所述中间金属（5）的两侧分别形成有第一侧金属条（6）和第二侧金属条（7），所述中间金属（5）靠近外侧的一端形成有与其垂直的第一折弯部（5-1），所述第二侧金属条（7）靠近外侧的一端形成有与其垂直的第二折弯部（7-1），所述第一折弯部（5-1）与第二折弯部（7-1）的延伸方向相反，所述在片探针结构部分的衬底的背面形成有背面金属层（8），所述第一侧金属条（6）以及第二侧金属条（7）靠近内侧的一端通过金属化过孔（9）与所述背面金属层（8）连接，且所述金属化过孔（9）外侧的衬底部分没有背面金属层。
2.如权利要求1所述的集成在片探针的太赫兹单片电路结构，其特征在于：所述太赫兹单片电路衬底与在片探针结构衬底的厚度相等。
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