CN216648564U

CN216648564U - 一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构

Info

Publication number: CN216648564U
Application number: CN202220215012.6U
Authority: CN
Inventors: 刘栋材
Original assignee: Aerospace Science And Technology Microsystem Technology Co ltd
Current assignee: Aerospace Science And Technology Microsystem Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2032-01-26

Abstract

本实用新型涉及一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，包括水平射频板、金属结构件和垂直射频板；水平射频板和垂直射频板均为多层结构，水平射频板的第一层至第四层的铜层上同一位置分别开一个矩形孔，矩形孔的四周设一排金属过孔；在第二层的矩形孔的两对边上设两段带线形成耦合探针；金属结构件中间有一个与矩形孔正对的矩形腔；金属结构件位于水平射频板与垂直射频板之间，垂直射频板的介质部分伸出一个舌部插入金属结构件的矩形腔中。毫米波射频信号经水平射频板的第二层的耦合带线耦合到SIW腔内，然后传输到金属结构件的矩形腔内，最后通过舌部传至垂直射频板。本实用新型性能优良，简单实用，适用于高密度集成的毫米波三维射频系统。

Description

一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构

技术领域

本实用新型涉及射频系统技术领域，尤其涉及一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构。

背景技术

基片集成波导Substrate integrated waveguide（SIW）是一种新的微波传输线形式，其利用金属通孔在介质基片上实现波导的场传播模式。

目前，传统的平面混合集成密度已接近极限，高密度的三维集成系统必将成为下一代电子装备的主流形态。传统的互连技术已不能满足使用需求，射频垂直互连技术是高密度的三维集成的关键技术之一。

现有的垂直互连技术主要有BGA互连、传统接插件连接器互连、毛纽扣互连技术。随着电子设备不断向小型化、多功能化方向发展，互连层级、互连接口数量和互连密度也相应地不断增加。BGA、传统连接器互连、毛纽扣互连方式已经不能完全满足系统垂直互连需求，所以需要新的垂直互连方式出现以丰富、补充系统级垂直互连技术，为不同的应用场景、工作频率、装配温度、互连尺寸等提供解决方案。

实用新型内容

本申请为了解决上述技术问题提供一种一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其包括水平射频板、金属结构件和垂直射频板；

水平射频板和垂直射频板均为多层结构，水平射频板的第一层至第四层的铜层上同一位置分别开一个矩形孔，矩形孔的四周设一排金属过孔；在第二层的矩形孔的两对边上设两段带线形成耦合探针；所述金属结构件中间有一个矩形腔，矩形腔贯通金属结构件的上下表面，矩形腔与矩形孔正对；

垂直射频板为多层结构，金属结构件位于水平射频板与垂直射频板之间，垂直射频板的介质部分伸出一个舌部垂直插入金属结构件的矩形腔中。使用时，毫米波射频信号经水平射频板的第二层的耦合带线耦合到SIW腔内，然后传输到金属结构件的矩形腔内，最后通过垂直射频板上的耦合结构转换为微带线形式输出。

可选的，水平射频板和垂直射频板均为八层微波板。

特别的，垂直射频板的第三层至第六层的铜层上同一位置分别开一个矩形槽，矩形槽的四周设一排金属过孔；

垂直射频板的第四层的矩形槽中间设一个圆形块，第四层的圆形块通过金属化过孔与第一层相连；

垂直射频板的第一层有焊盘，第二层对应所述焊盘的位置开一个圆形腔，防止第一层到第四层的金属化过孔与地相连；

垂直射频板的第五层在与第四层相同的位置设另一圆形块，第五层的圆形块通过金属化过孔与地相连。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本实用新型性能优良，简单实用，适用于高密度集成的毫米波三维射频系统。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施方式的限定。

图1是本实用新型的三维图；

图2是水平射频板的三维图；

图3是水平射频板叠层图；

图4是水平射频板第一层至第四层矩形孔示意图；

图5是水平射频板第二层的示意图；

图6是水平射频板第二层耦合带线示意图；

图7是金属结构件的三维图；

图8是垂直射频板的三维图；

图9是垂直射频板叠层图；

图10是垂直射频板舌部及U型槽示意图；

图11是垂直射频板第四层耦合块示意图；

图12是毫米波垂直互连结构S参数示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本实施例公开的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，包括水平射频板1、金属结构件2和垂直射频板3。

如图1、图2所示，水平射频板1为多层结构。特别的，如图3所示，水平射频板1为八层微波板，微波介质材料为Panasonic R5775G系列。

如图4所示，水平射频板1的第一层至第四层的铜层上同一位置分别开一个尺寸为3.15mm*1.476mm的矩形孔11，矩形孔11的四周为一排直径为0.25mm的金属过孔12，在垂直方向形成一个SIW传输腔。

如图5、图6所示，在第二层的矩形孔11长边做两段带线13，形成耦合探针，射频信号通过带线传输到SIW。

如图7所示，金属结构件2中间开一个4.35mm*2.25mm的矩形腔21。矩形腔21可作为空气波导腔用。金属结构件2主要有两个作用，一是为水平射频板1和垂直射频板3提供物理支撑，第二个作用是形成一个空气波导腔与水平射频板1的SIW腔对接。

特别的，金属结构件2为一块厚度为4mm的铝板，矩形腔21的四角为直径为1mm的半圆弧22。

如图1、图8所示，垂直射频板3为多层结构。矩形腔21位于矩形孔11的正上方，金属结构件2位于水平射频板1与垂直射频板3之间，垂直射频板3介质部分伸出一个舌部31垂直插入到金属结构件2的矩形腔21中，舌部31无铜层。舌部31与矩形孔11正对。

特别的，如图9所示，垂直射频板3为八层微波板，介质材料与平面射频板一样为Panasonic R5775G系列。舌部31的端面为弧形。

如图10所示，垂直射频板3的第三层至第六层的铜层上同一位置分别开一个2.91mm*2.88mm的矩形槽32，矩形槽32的四周为一排直径为0.25mm的金属过孔12。

如图11所示，第四层矩形槽32中间做一块直径为1.6mm的圆形块33，圆形块33通过金属化过孔与第一层相连，将射频信号耦合至顶层微带线输出。垂直射频板3的第一层有为直径0.78mm的焊盘34，第二层对应焊盘34的位置开一个直径为0.86mm的圆形腔，避让第一层到第四层的射频过孔，防止第一层到第四层的金属化过孔与地相连。

第五层在与第四层相同的位置做一块直径为0.46mm的圆形块，第五层的圆形块通过金属化过孔与地相连。

本实施例的工作原理：毫米波射频信号经水平射频板1第二层的耦合带线耦合到SIW腔内，然后传输到金属结构件2的矩形腔21内，最后通过垂直射频板3第四层的圆形块33将毫米波射频信号耦合到垂直射频板3内，然后通过金属化过孔传输至第一层的微带线。

本实施例的垂直互连结构的S参数如图12所示，在32GHz～37GHz频段内，曲线①为水平射频板回波损耗S11＜-13.3dB；曲线②为垂直射频板回波损耗S22＜-14dB；曲线③为插入损耗S12＜1.4dB。由此可得，该垂直互连结构性能优良，简单实用。解决了馈电网络与TR射频板之间的连接问题，尤其适用于高密度集成的毫米波三维射频系统。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：包括：

水平射频板（1），所述水平射频板（1）为多层结构，水平射频板（1）的第一层至第四层的铜层上同一位置分别开一个矩形孔（11），矩形孔（11）的四周设一排金属过孔（12）；在第二层的矩形孔（11）的两对边上设两段带线（13）形成耦合探针；

金属结构件（2），所述金属结构件（2）中间有一个矩形腔（21），矩形腔（21）贯通金属结构件（2）的上下表面，矩形腔（21）与矩形孔（11）正对；

垂直射频板（3），垂直射频板（3）为多层结构，金属结构件（2）位于水平射频板（1）与垂直射频板（3）之间，垂直射频板（3）的介质部分伸出一个舌部（31）垂直插入金属结构件（2）的矩形腔（21）中。

2.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：水平射频板（1）为八层微波板。

3.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：所述带线（13）设于矩形孔（11）的长边上。

4.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：矩形孔（11）的尺寸为3.15mm*1.476mm，金属过孔（12）的直径为0.25mm。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：金属结构件（2）为一块厚度为4mm的铝板。

6.根据权利要求5所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：矩形腔（21）的四角为直径为半圆弧（22）。

7.根据权利要求6所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：矩形腔（21）的尺寸为4.35mm*2.25mm，矩形腔（21）的四角为直径为1mm的半圆弧（22）。

8.根据权利要求1-4、6、7中任一项所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：垂直射频板（3）的第三层至第六层的铜层上同一位置分别开一个矩形槽（32），矩形槽（32）的四周设一排金属过孔（12）；

垂直射频板（3）的第四层的矩形槽（32）中间设一个圆形块（33），第四层的圆形块（33）通过金属化过孔与第一层相连；

垂直射频板（3）的第一层有焊盘（34），第二层对应所述焊盘（34）的位置开一个圆形腔；

垂直射频板（3）的第五层在与第四层相同的位置设另一圆形块（33），第五层的圆形块（33）通过金属化过孔与地相连。

9.根据权利要求8所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：矩形槽（32）的尺寸为2.91mm*2.88mm；

第四层的圆形块（33）的直径为1.6mm，所述焊盘（34）为直径0.78mm，图形避让射频过孔的直径为0.86mm，第五层的圆形块（33）的直径为0.46mm。

10.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的毫米波垂直互连结构，其特征在于：垂直射频板（3）为八层微波板。