JP2009505570A

JP2009505570A - 厚さがテーパーされた基板ランチ

Info

Publication number: JP2009505570A
Application number: JP2008526968A
Authority: JP
Inventors: デイビッドジェイ．ブルノン，; マークキンティス，
Original assignee: ノースロップグルムマンコーポレイション
Priority date: 2005-08-15
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2009-02-05
Also published as: US7388451B2; WO2007021563A3; WO2007021563A2; EP1915780A2; US20070035357A1

Abstract

基板上のモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を相互接続するための技術、およびそのような相互接続を容易化する基板セクションを製造するための方法。ＭＭＩＣは、基板におけるギャップにおいて配置され、その上には、ＭＭＩＣ相互接続のための従来のマイクロ波伝送線が形成される。ギャップの各側部上では、基板は、通常の基板厚さと遥かに小さなＭＭＩＣの厚さとの間の厚さにテーパーされる。この遷移領域における伝送線は、基板がテーパーされるに伴って、幅がテーパーされており、これによって、実質的に均一な特性、特に伝送線の特性インピーダンスを維持している。小さなコネクタリボンは、テーパーされた伝送線とＭＭＩＣとの間の電気的接続を提供している。本発明の基板に用いるための複数の基板セクションを製造するための方法もまた、提供されている。

Description

本発明は、概して、無線周波数（ＲＦ）回路に関し、より具体的には、モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）チップの相互接続および実装に関する。非常に広い帯域幅を有するＲＦ信号に対処することが要求されるＭＭＩＣの特定のアプリケーションが存在する。例えば、光通信システムとインターフェースする電子回路は、有利にも、増幅器、データバッファ、および同様のデバイスのために、ＭＭＩＣを採用し得る。一部のＭＭＩＣは、２〜４ｍｉｌ（約５０〜１００μｍ）の範囲の厚さを有している。ＭＭＩＣの間の相互接続、またはＭＭＩＣから外部のコンポーネントへの相互接続は、典型的には、約１０〜２５ｍｉｌ（２５０〜６２５μｍ）の厚さの基板上に形成された伝送線によって対処される。なぜならば、より薄い基板は、脆過ぎて実用的価値がないことがあり得るからである。

したがって、多くのＭＭＩＣアプリケーションにおける実装に関する共通の問題は、ＭＭＭＩＣ（厚さ５０〜１００μｍ）と遥かに厚い基板（例えば、厚さ２５０〜６２５μｍ）との間のＲＦ伝送線の相互接続を提供することである。従来技術の解決策のうちの１つは、長さ３０ｍｉｌ（７５０μｍ）までのリボン相互接続を採用することであるが、このタイプの相互接続は、帯域幅、出力電力、および相互接続されたＭＭＩＣシステム内で生成されるノイズに対する顕著な影響を有している。したがって、ＭＩＭＩＣをその他のＭＩＭＩＣおよび共通の基板上に取り付けられた外部のコンポーネントと相互接続するための代替的な解決策が必要とされている。本発明は、この必要性に関する。

（発明の概要）
本発明は、従来技術の長い相互接続に関連する決定的影響を有さない、ＭＭＩＣから基板の伝送線の中にＲＦ信号をランチ（ｌａｕｎｃｈ）するための構造にある。簡単に大まかに言うと、本発明は、少なくとも１つのギャップを除いて連続的な表面を有している基板と；基板におけるギャップにおいて配置されている少なくとも１つのＭＭＩＣであって、このＭＭＩＣは、基板よりも遥かに小さな厚さを有している、ＭＭＩＣと；基板の上に形成され、ギャップまで延びている、少なくとも１つのマイクロ波伝送線と；ＭＭＩＣからマイクロ波伝送線まで延びている少なくとも１つの相互接続リボンとを含んでいる。基板は、少なくとも１つの遷移領域（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ）を含んでおり、基板はこの遷移領域において、最大の基板厚さから、ＭＭＩＣの厚さとほぼ同じ低減された厚さまで、徐々にテーパーされている。基板の遷移領域上に形成されたマイクロ波伝送線の部分は、基板の遷移領域の厚さがテーパーされるに伴い、徐々にテーパーされており、これにより、実質的に均一な特性インピーダンスを提供している。

開示された実施形態において、基板の遷移領域は、約１０〜２５ｍｉｌ（２５０〜６２５μｍ）から約２〜４ｍｉｌ（５０〜１００μｍ）までの厚さにテーパーしており、相互接続リボンは、わずか約３ｍｉｌ（７５μｍ）の長さである。基板の遷移領域におけるマイクロ波伝送線は、各領域の上で、伝送線の特性インピーダンスが、約５０Ωに維持される程度の幅にテーパーされており、これによって、挿入損失を最小化し、所望のノイズ特性を提供している。基板領域は、基板におけるギャップの各側部上の基板の遷移領域、および遷移領域の各々上に形成された幅がテーパーされたマイクロ波伝送線を含んでおり、基板の両側からのＭＭＩＣとのＲＦ接触を形成していることが、理想的である。

本発明はまた、マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）の相互接続を容易化する複数の基板セクションを製造するための方法の観点においても規定され得る。この方法は、均一な厚さの基板を容易することと；基板において複数の平行な窪みを形成することであって、各窪みは、垂直な側壁、およびこの垂直な側壁のそこから基板の表面まで延びている隣接している傾斜壁を有している、ことと、を包含する。基板は、隣接する窪みの間に複数の平坦な表面セグメントを有している。この方法はさらに、平坦な表面セグメントの各々上に、少なくとも１つのマイクロ波伝送線を形成することと；各窪みの傾斜壁上に、連続的な少なくとも１つのマイクロ波伝送線を形成することであって、この連続的なマイクロ波伝送線は、各窪みの底に向かって、漸次に幅が小さくなるようにテーパーされている、ことと；その後、垂直な側壁の各々の平面で切断することによって、基板を複数のセクションに切断することと、を含んでいる。これは、その上にテーパーされた伝送線が形成された複数のテーパーされた基板セクションを提供し、各セクションは、均一な厚さの部分およびテーパーされた厚さの部分を有している。最後に、この方法は、一対の基板セクションを、それらのテーパーされた厚さの部分の間にギャップを形成するように配置することと；ギャップにおい少なくとも１つのＭＭＩＣを配置することと；接続リボンによって、ＭＭＩＣをマイクロ波伝送線に接続することと、を含んでいる。

上述の概要から、本発明は、ＭＭＩＣデバイスが、従来の基板に対するＭＭＩＣの薄い断面によって引き起こされる顕著な損失または不連続性を有することなしに、従来の伝送線を用いることによって形成され得ることに関連して、またはそのように形成されることから、ＭＭＩＣ実装の分野において、顕著な進歩を示すことが理解され得る。本発明のその他の局面および利点は、添付の図面と共に以下のより詳細な記載から理解され得る。

（発明の詳細な説明）
例示を目的とした図面に示されているように、本発明は、モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）から基板上の伝送線の中にＲＦ信号をランチすること、またはその逆に関する。本発明にしたがうと、ＭＭＩＣと従来の伝送線との間の相互接続は、厚さがテーパーされた基板の遷移領域、および遷移領域上で実質的に均一な特性を維持するために、対応するように幅がテーパーされた、伝送線セグメントによって影響される。

本発明の理念は、図１の断面図に示されている。基板１０は、基板における窪みまたはギャップ１８において配置されたＭＭＩＣ１６のいずれかの側部にある、２つの厚さがテーパーされた遷移領域１２および１４を有するものとして示されている。上述のように、使用される材料に依存して、ＭＭＩＣの厚さは、２〜４ｍｉｌ（５０〜１００μｍ）の範囲であり得、基板１０は、典型的には１０〜２５ｍｉｌ（２５０〜６２５μｍ）の厚さであり得る。基板１０上の従来のマイクロ波伝送線２０および２２は、その他のＭＭＩＣへの、またはその他のマイクロ波コンポーネントへの相互接続を提供する。ＭＭＩＣ１６と伝送線２０および２２との間の相互接続は、典型的には０．５×３．０ｍｉｌ（１２．５×７５μｍ）であり、ＭＭＩＣと基板のテーパーされた領域１２および１４との間のギャップを架橋している、非常に短いリボン領域２４および２６の組み合わせと共に、短いリボン２４および２６を従来の伝送線２０および２２に接続している２つのテーパーされた伝送線２８および３０によって影響される。伝送線の遷移２８および３０は、伝送線２０および２２の全幅から短いリボン２４および２６の狭い幅へと幅がテーパーされている。伝送線の遷移２８および３０は、基板の厚さがテーパーされているので、例えば５０Ω（オーム）のような、均一な特性インピーダンスを維持する。したがって、伝送線２０および２２からの、そしてリボン２４および２６を相互接続しているＭＭＩＣの遷移の上では、微小な電気的不連続性しかないか、または電気的不連続性は一切ない。さらに、これらの相互接続しているリボンは、非常に短い長さに保たれているので、相互接続の帯域幅またはノイズの特性に対する任意の効果は、最小限に保たれている。

図２は、基板１０の複数のセクションが有利に製造され得る方法を示している。全厚さ基板から始まり、複数のテーパーされたセクション１２が、イオンエッチングされた平行なチャネル３０によって形成されている。各チャネルは、１つの垂直壁３２、およびテーパーされたセクション１２（または１４）を形成している１つの傾斜壁を有している。マイクロ波伝送線のセグメントは、基板１０を図示されているようにパターンプレーティングすることによって形成される。これらの伝送線セグメントは、基板１０の全厚さ領域上の線２０（または２２）の部分、および厚さがテーパーされた領域１２（または１４）上に形成され、幅がテーパーされた、セグメント２８および３０を含んでいる。そして、複数の基板セクション（図２においては、これらのうちの３つが示されている）は、切断によって、例えば、従来のように垂直面３２と同じ平面において基板をソーイングすることによって分離される。そして、最終的に基板セグメントは、ＭＭＩＣ１６を収容するように適切なサイズが決められたギャップ（図１においては１８）を形成するようにアセンブリされ得る。図２における基板セグメントは、伝送線の長さ方向において比較的短いものとして示されているが、これらは、ＭＭＩＣアプリケーションに依存して、任意の所望の長さに形成され得るということが、理解されるべきである。同様に、基板セグメントの幅（伝送線の長さに垂直）の寸法は、追加的なテーパーされた伝送線を収容し、基板セクションの間の同じギャップに配置された追加的なＭＭＩＣに接続するために、十分な幅であり得る。

上述から、本発明が、ＭＭＩＣ実装技術の分野において、顕著な進歩を示すことが理解され得る。特に本発明は、例えば帯域幅またはノイズのような性能特性に対して最小限の影響のみを有する、ＭＭＩＣを相互接続するための改良された構造を提供する。また本発明は、ＭＭＩＣとのＲＦ接続を形成するための基板の遷移セクションを形成するための有利な技術を提供する。また本発明の特定の実施形態は、例示を目的として詳細に示され、記載されてきたが、本発明の精神および範囲から逸れることなしに、様々な改変がなされ得ることが理解され得る。したがって、本発明は、添付の請求の範囲による以外には、限定され得ない。

図１は、モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）との接続を容易にするための、本発明にしたがって形成される基板構造の断面図である。図２は、本発明にしたがう、３つのテーパーされたセクションを有する基板の斜視図である。

Claims

モノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）との接続を確立させるための相互接続構造であって、
少なくとも１つのギャップを除いて連続的な表面を有している基板と、
該基板における該ギャップにおいて配置された少なくとも１つのＭＭＩＣであって、該ＭＭＩＣは、該基板よりも遥かに小さな厚さを有している、ＭＭＩＣと、
該基板の上に形成され、該ギャップまで延びている、少なくとも１つのマイクロ波伝送線と、
該ＭＭＩＣから該マイクロ波伝送線まで延びている少なくとも１つの相互接続リボンと
を備えており、
該基板は、少なくとも１つの遷移領域を含んでおり、該基板は該遷移領域において、最大の基板厚さから、該ＭＭＩＣの厚さとほぼ同じ低減された厚さまで、厚さが徐々にテーパーされており、
該基板の該遷移領域上に形成された該マイクロ波伝送線の部分は、該基板の遷移領域の厚さがテーパーされるに伴い、徐々にテーパーされており、これにより、実質的に均一な特性インピーダンスのマイクロ波伝送線の遷移を提供している、相互接続構造。
前記基板の前記遷移領域は、約１０〜２５ｍｉｌ（２５０〜６２５μｍ）から約２〜４ｍｉｌ（５０〜１００μｍ）までの厚さにテーパーされており、前記相互接続リボンは、わずか約３ｍｉｌ（７５μｍ）の長さである、請求項１に記載の相互接続構造。
前記基板の前記遷移領域における前記マイクロ波伝送線は、各遷移領域の上で、該伝送線の特性インピーダンスが、約５０Ωに維持される程度の幅にテーパーされており、これにより、挿入損失を最小化し、所望のノイズ特性を提供している、請求項１に記載の相互接続構造。
前記基板領域は、前記基板におけるギャップの各側部上の基板の遷移領域、および該遷移領域の各々上に形成された幅がテーパーされたマイクロ波伝送線を含んでおり、該基板のギャップの両側からＭＭＩＣとのＲＦ接触を形成している、請求項１に記載の相互接続構造。
基板におけるギャップにおいて配置されたモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）とのＲＦ通信を確立させるために必要な相互接続の影響を最小化するための方法であって、該方法は、
該基板の厚さよりも実質的に小さい厚さのＭＭＩＣを収容するために十分大きいギャップを有する基板を提供することと、
該基板において少なくとも１つの遷移領域を形成することであって、該遷移領域において該基板の厚さは、最大値から該ＭＭＩＣの厚さとほとんど等しい最小値までテーパーされている、ことと、
該基板上に、該遷移領域におけるテーパーされた伝送線セクションを含む、少なくとも１つのマイクロ波伝送線を形成することであって、該テーパーされた伝送線セクションは、該基板の厚さが低減するに伴って漸次に低減する幅を有しており、これにより、実質的に均一な伝送線の特性インピーダンスを提供している、ことと、
挿入損失を最小化する比較的短い導電性のリボンを用いて、該ＭＭＩＣを該テーパーされた伝送線セクションに接続することと
を包含する、方法。
前記少なくとも１つの伝送領域を形成するステップは、前記基板における前記ギャップの各側部上に遷移領域を形成することを含んでいる、請求項５に記載の方法。
マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）の相互接続を容易化する複数の基板セクションを製造するための方法であって、該方法は、
均一な厚さの基板を用意することと、
該基板において複数の平行な窪みを形成することであって、各窪みは、垂直な側壁、および該垂直な側壁の底から該基板の表面まで延びている隣接している傾斜壁を有しており、該基板は、該隣接する窪みの間に複数の平坦な表面セグメントを有している、ことと、
該平坦な表面セグメントの各々上に、少なくとも１つのマイクロ波伝送線を形成することと、
各窪みの該傾斜壁上に、連続的な少なくとも１つのマイクロ波伝送線を形成することであって、該連続的なマイクロ波伝送線は、各窪みの底に向かって、漸次に幅が小さくなるようにテーパーされている、ことと、
該垂直な側壁の各々の表面で切断することによって、該基板を複数のセクションに切断し、その上にテーパーされた伝送線が形成されている複数のテーパーされた基板セクションを提供することであって、各セクションは、均一な厚さの部分およびテーパーされた厚さの部分を有している、ことと
を包含する、方法。
一対の基板セクションを、それらのテーパーされた厚さの部分の間にギャップを形成するように配置することと、
該ギャップにおいて少なくとも１つのＭＭＩＣを配置することと、
接続リボンによって、該ＭＭＩＣを該マイクロ波伝送線に接続することと
をさらに含んでいる、請求項７に記載の方法。