使用嵌入式電介質(zhì)波導(dǎo)的芯片間通信的制作方法

使用嵌入式電介質(zhì)波導(dǎo)的芯片間通信的制作方法
【專利摘要】提供了一種裝置。存在具有封裝基板(304-A)和集成電路(IC)(302-A)的電路組件(206-A1)。封裝基板具有微帶線(208-A1)，并且IC固定到封裝基板且電氣耦合到微帶線。電路板(202-A)也固定到封裝基板。電介質(zhì)波導(dǎo)(204-A)固定到電路板。電介質(zhì)波導(dǎo)具有電介質(zhì)芯體(310-A)，該電介質(zhì)芯體(310-A)延伸到位于電介質(zhì)波導(dǎo)和微帶線之間的過渡區(qū)(314-A)，并且微帶線被配置為與電介質(zhì)波導(dǎo)形成通信鏈路。
【專利說明】使用嵌入式電介質(zhì)波導(dǎo)的芯片間通信

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請總體涉及芯片到芯片通信，更具體地涉及使用電介質(zhì)波導(dǎo)的芯片到芯片通?目。

【背景技術(shù)】
[0002]最廣泛使用的互連系統(tǒng)(在大多數(shù)電子器件中采用)采用集成到印刷電路板(PCB)或背板的金屬跡線。對于該類型的系統(tǒng)，集成電路(IC)被固定到PCB，以便電氣耦合到跡線中的一條或多條，從而允許芯片間或芯片到芯片的通信。這種布置的問題是，已達(dá)到數(shù)據(jù)速率或數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢順O限，因此，已經(jīng)或正在開發(fā)若干不同類型的通信鏈路:光學(xué)鏈路和無線鏈路。這些開發(fā)中的技術(shù)每一個均采用傳輸介質(zhì)的使用，即用于光學(xué)鏈路的光纖和用于無線鏈路的金屬波導(dǎo)。
[0003]轉(zhuǎn)到圖1和圖2，可以看到使用無線鏈路或光學(xué)鏈路的互連系統(tǒng)100的示例。在該示例中，傳輸介質(zhì)104(其為金屬波導(dǎo)或光纖)被集成到PCB 102。IC 106-1和106-2被固定到PCB 102并且與傳輸介質(zhì)104的每個相應(yīng)端鄰近。于是，在理論上，收發(fā)器108-1和108-2(對于光學(xué)鏈路是光學(xué)收發(fā)器，而對于無線鏈路是射頻(RF)收發(fā)器)可以允許在IC 106-1和106-2之間進(jìn)行芯片間通/[目。然而，在實踐中，該芯片間通彳目不是簡單的任務(wù)。例如，假設(shè)系統(tǒng)100采用光纖鏈路，則光學(xué)收發(fā)器108-1和108-2將具有片上發(fā)光二極管(LED)和/或光電二極管(這對于現(xiàn)有工藝技術(shù)是困難的)，其具有光軸。通常，(用于傳輸?shù)?LED是具有特定波長或頻率的激光二極管，并且傳輸介質(zhì)104 (對于該示例是光纖)的大小被設(shè)計為適應(yīng)從LED發(fā)射的光的波長。通常，傳輸介質(zhì)104(對于該示例是光纖)是改善帶寬的單模光纖，其具有與從LED發(fā)射的光的波長相關(guān)的直徑。例如，對于近紅外(即，波長在約0.7 μ m和約3 μ m之間)，單模光纖一般將具有在約8 μ m和約10 μ m之間的直徑。因此，在傳輸介質(zhì)104(對于該示例是光纖)的光軸和LED(或光電二極管)的光軸之間的未對準(zhǔn)(即使是幾微米)可能導(dǎo)致低劣的互連或沒有互連。因此，精密加工或其它更獨特的微觀光學(xué)的結(jié)構(gòu)一般是必要的。這對于金屬波導(dǎo)同樣如此；即精密加工對于正確對準(zhǔn)一般是必要的。用于亞毫米波的金屬波導(dǎo)同樣是相當(dāng)有損耗的，從而基本上限制了波導(dǎo)工作的距離。
[0004]因此，存在對改進(jìn)的互連系統(tǒng)的需求。
[0005]在以下文獻(xiàn)中描述了常規(guī)系統(tǒng)的一些其它示例:美國專利5，754，948 ;美國專利7，768, 457 ;美國專利7，379,713 ;美國專利7，330，702 ;美國專利6，967，347 ;以及美國專利授權(quán)前公開2009/0009408。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個方面，示例實施例提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)和第一地平面的電路板，其中第一地平面形成在電路板的第一側(cè)上；固定到電路板的第一側(cè)的封裝基板，其中封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第二地平面；與第一和第二地平面基本上平行的微帶線，其中微帶線具有:第一部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第一距離，其中微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中微帶線的第二部分的大小被設(shè)計具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)；集成電路(1C)，其固定到封裝基板并且電氣耦合到微帶線的第一部分；以及固定到電路板的電介質(zhì)波導(dǎo)，其中電介質(zhì)波導(dǎo)包括覆蓋第一地平面的至少一部分并且延伸到過渡區(qū)中的芯體。
[0007]在【具體實施方式】中，該波長可以是小于或等于約1_。電介質(zhì)波導(dǎo)可以進(jìn)一步包括包層，芯體可以具有第一介電常數(shù)，包層可以具有第二介電常數(shù)，并且第一介電常數(shù)可以大于第二介電常數(shù)。封裝基板可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，第一地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上。一個或多個焊球可以固定到第一和第二地平面。阻抗可以是大約50 Ω。微帶線的第一部分可以是具有約25 μ m寬度的大致矩形，微帶線的第二部分可以是具有約50 μ m寬度的大致矩形。
[0008]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括具有第一側(cè)、第二側(cè)和多個電路板地平面的電路板，其中每個電路板地平面形成在電路板的第一側(cè)上；多個封裝基板，其中每個封裝基板固定到電路板的第一側(cè)，并且其中每個封裝基板搭配電路板地平面中的至少一個，其中每個封裝基板包括:電氣耦合到其電路板地平面的封裝基板地平面；與其封裝基板地平面和其電路板地平面基本上平行的微帶線，其中微帶線具有:第一部分，其覆蓋其封裝基板地平面的至少一部分并且與其封裝基板地平面隔開第一距離，其中微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋其電路板地平面的至少一部分并且與其電路板地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)；多個1C，其中每個IC固定到封裝基板中的至少一個并且電氣耦合到其微帶線的第一部分；以及固定到電路板的電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，其中來自電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的芯體覆蓋每個電路板地平面的至少一部分并且延伸到其過渡區(qū)中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括具有包層的多個電介質(zhì)波導(dǎo)，并且其中芯體具有第一介電常數(shù)，并且其中包層具有第二介電常數(shù)，并且其中第一介電常數(shù)大于第二介電常數(shù)。
[0010]在【具體實施方式】中，每個封裝基板可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，封裝基板地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上。一個或多個焊球可以固定到電路板地平面和每個封裝基板的封裝基板地平面。
[0011]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)、第一地平面和第二地平面的電路板，其中第一和第二地平面形成在電路板的第一側(cè)上，并且其中第一和第二地平面彼此隔開；固定到電路板的第一側(cè)的第一封裝基板，其中第一封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第三地平面；與第一和第三地平面基本上平行的第一微帶線，其中第一微帶線具有:第一部分，其覆蓋第三地平面的至少一部分并且與第三地平面隔開第一距離，其中第一微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中第一微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第一微帶線的第二部分位于第一過渡區(qū)內(nèi)；第一 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第一微帶線的第一部分；固定到電路板的第一側(cè)的第二封裝基板，其中第二封裝基板包括:電氣耦合到第二地平面的第四地平面；與第二和第四地平面基本上平行的第二微帶線，其中第二微帶線具有:第一部分，其覆蓋第四地平面的至少一部分并且與第四地平面隔開第三距離，其中第二微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第四距離，其中第四距離大于第三距離，并且其中第二微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第二微帶線的第二部分位于第二過渡區(qū)內(nèi)；第二 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第二微帶線的第一部分；以及電介質(zhì)波導(dǎo)，其具有:具有第一端和第二端的芯體，其中芯體固定到電路板并且覆蓋第一和第二地平面的至少一部分，并且其中芯體的第一端延伸到第一過渡區(qū)中，并且其中芯體的第二端延伸到第二過渡區(qū)中，并且其中芯體具有第一介電常數(shù)；以及固定到芯體的包層，其中包層具有第二介電常數(shù)，并且其中第一介電常數(shù)大于第二介電常數(shù)。
[0012]在【具體實施方式】中，第一和第二封裝基板中的每個可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，其微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，其IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，其第一地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上。一個或多個焊球可以固定到第一和第三地平面，并且一個或多個焊球可以固定到第二和第四地平面。第一和第二微帶線中的每個的第一部分可以是大致矩形，并且第一和第二微帶線中的每個的第二部分可以是大致矩形。
[0013]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)和第一地平面的電路板；形成在電路板的第一側(cè)中的槽，其中第一地平面位于槽的至少一部分下面；固定到電路板的第一側(cè)的封裝基板，其中封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第二地平面；與第一和第二地平面基本上平行的微帶線，其中微帶線具有:第一部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第一距離，其中微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中第二微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)；集成電路(1C)，其固定到封裝基板并且電氣耦合到微帶線的第一部分；以及電介質(zhì)芯體，其覆蓋第一地平面的至少一部分，延伸到過渡區(qū)中，并且固定在槽中。
[0014]在【具體實施方式】中，該裝置可以進(jìn)一步包括包層，芯體可以具有第一介電常數(shù)，包層可以具有第二介電常數(shù)，并且第一介電常數(shù)可以大于第二介電常數(shù)。電路板可以進(jìn)一步包括從第一地平面延伸到電路板的第一側(cè)的通孔，并且一個或多個焊球可以固定到第二地平面和通孔。微帶線的第一部分可以是大致矩形。
[0015]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)和多個電路板地平面的電路板；形成在電路板的第一側(cè)中的槽網(wǎng)絡(luò)，其中每個電路板地平面位于槽網(wǎng)絡(luò)至少一部分下面；多個封裝基板，其中每個封裝基板固定到電路板的第一側(cè)，并且其中每個封裝基板搭配(collocated)電路板地平面中的至少一個，其中每個封裝基板包括:電氣耦合到其電路板地平面的封裝基板地平面；與其封裝基板地平面和其電路板地平面基本上平行的微帶線，其中微帶線具有:第一部分，其覆蓋其封裝基板地平面的至少一部分并且與其封裝基板地平面隔開第一距離，其中微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋其電路板地平面的至少一部分并且與其電路板地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)；多個1C，其中每個IC固定到封裝基板中的至少一個并且電氣耦合到其微帶線的第一部分；以及電介質(zhì)芯體網(wǎng)絡(luò)，其固定在槽網(wǎng)絡(luò)中并且具有多個端部，其中來自電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的每個端部覆蓋電路板地平面中的至少一個的至少一部分，并且延伸到其過渡區(qū)中。
[0016]在【具體實施方式】中，電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步包括具有包層的多個電介質(zhì)波導(dǎo)，芯體可以具有第一介電常數(shù)，包層可以具有第二介電常數(shù)，并且第一介電常數(shù)可以大于第二介電常數(shù)。電路板可以進(jìn)一步包括多個通孔，其中每個通孔在電路板的第一側(cè)和電路板地平面中的至少一個之間延伸，并且其中至少一個焊球固定到至少一個通孔和至少一個封裝基板地平面。
[0017]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:電路板，其具有第一側(cè)、第二側(cè)、第一地平面和第二地平面；形成在電路板的第一側(cè)中并且具有第一端和第二端的槽，其中槽的第一端覆蓋第一地平面的至少一部分，并且其中槽的第二端覆蓋第二地平面的至少一部分；固定到電路板的第一側(cè)的第一封裝基板，其中第一封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第三地平面；與第一和第三地平面基本上平行的第一微帶線，其中第一微帶線具有:第一部分，其覆蓋第三地平面的至少一部分并且與第三地平面隔開第一距離，其中第一微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中第一微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第一微帶線的第二部分位于第一過渡區(qū)內(nèi)；第一 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第一微帶線的第一部分；固定到電路板的第一側(cè)的第二封裝基板，其中第二封裝基板包括:電氣耦合到第二地平面的第四地平面；與第二和第四地平面基本上平行的第二微帶線，其中第二微帶線具有:第一部分，其覆蓋第四地平面的至少一部分并且與第四地平面隔開第三距離，其中第二微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第四距離，其中第四距離大于第三距離，并且其中第二微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第二微帶線的第二部分位于第二過渡區(qū)內(nèi)；第二 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第二微帶線的第一部分；以及具有第一端和第二端的電介質(zhì)芯體，其中芯體固定到槽中，并且其中電介質(zhì)芯體的第一端覆蓋第一地平面的至少一部分，并且其中電介質(zhì)芯體的第二端覆蓋第二地平面的至少一部分，并且其中芯體的第一端延伸到第一過渡區(qū)中，并且其中芯體的第二端延伸到第二過渡區(qū)中，并且其中電介質(zhì)芯體具有比電路板的介電常數(shù)大的介電常數(shù)。
[0018]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)、第一地平面和第一微帶線的電路板，其中第一微帶線大致與第一地平面平行；形成在電路板的第一側(cè)中的槽，其中第一地平面位于槽的至少一部分下面；固定到電路板的第一側(cè)的封裝基板，其中封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第二地平面；與第一和第二地平面基本上平行的第二微帶線，其中第二微帶線具有:第一部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第一距離，其中第二微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中第二微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)，并且其中第二微帶線的第二部分電氣耦合到第一微帶線；集成電路(1C)，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第二微帶線的第一部分；金屬波導(dǎo)，其固定在槽中，位于過渡區(qū)中并且電氣耦合到第一微帶線；以及電介質(zhì)芯體，其覆蓋第一地平面的至少一部分，延伸到金屬波導(dǎo)中并且固定在槽中。
[0019]在【具體實施方式】中，封裝基板可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，第二微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，第一地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上，封裝基板可以進(jìn)一步包括從第二微帶線的第二部分延伸到封裝基板的第二側(cè)的通孔，并且一個或多個焊球可以固定到通孔和第一微帶線。通孔可以進(jìn)一步包括第一通孔，電路板可以進(jìn)一步包括從第一地平面延伸到電路板的第一側(cè)的第二通孔，并且一個或多個焊球可以固定到第二地平面和第二通孔。金屬波導(dǎo)可以進(jìn)一步包括:與第一微帶線共面并且電氣耦合到第一微帶線的第一極板；與第一極板共面并且電氣耦合到第一極板的第二極板；以及在第二極板和第一地平面之間延伸的多個波導(dǎo)通孔。
[0020]在另一方面中，提供了一種裝置。該裝置包括:具有第一側(cè)、第二側(cè)、多個電路板地平面和多個電路板微帶線的電路板；形成在電路板的第一側(cè)中的槽網(wǎng)絡(luò)，其中每個電路板地平面位于槽網(wǎng)絡(luò)的至少一部分下面；多個封裝基板，其中每個封裝基板固定到電路板的第一側(cè)，并且其中每個封裝基板搭配電路板地平面中的至少一個和電路板微帶線中的至少一個，其中每個封裝基板包括:電氣耦合到其電路板地平面的封裝基板地平面；與其封裝基板地平面和其電路板地平面基本上平行的封裝基板微帶線，其中封裝基板微帶線具有:第一部分，其覆蓋其封裝基板地平面的至少一部分并且與其封裝基板地平面隔開第一距離，其中封裝基板微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋其電路板地平面的至少一部分并且與其電路板地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中封裝基板微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中封裝基板微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)；多個1C，其中每個IC固定到封裝基板中的至少一個并且電氣耦合到其微帶線的第一部分；多個金屬波導(dǎo)，其中每個金屬波導(dǎo)固定在槽網(wǎng)絡(luò)中，位于封裝基板中的至少一個的過渡區(qū)中，并且電氣耦合到電路板微帶線中的至少一個；以及電介質(zhì)芯體網(wǎng)絡(luò)，其固定在槽網(wǎng)絡(luò)中并且具有多個端部，其中來自電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的每個端部覆蓋電路板地平面中的至少一個的至少一部分，并且延伸到其金屬波導(dǎo)中。
[0021]在具體實施例中，電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步包括具有包層的多個電介質(zhì)波導(dǎo)，芯體可以具有第一介電常數(shù)，包層可以具有第二介電常數(shù)，并且第一介電常數(shù)可以大于第二介電常數(shù)。每個封裝基板可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，封裝基板地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上，每個封裝基板可以進(jìn)一步包括從其封裝基板微帶線的第二部分延伸到其封裝基板的第二側(cè)的封裝基板通孔，并且一個或多個焊球可以固定到封裝基板通孔和其電路板微帶線。
[0022]根據(jù)另一方面，提供了一種裝置。該裝置包括:電路板，其具有第一側(cè)、第二側(cè)、第一地平面、第二地平面、第一微帶線和第二微帶線，其中第一和第二微帶線形成在電路板的第一側(cè)上，并且其中第一微帶線搭配第一地平面并且大致與第一地平面平行，并且其中第二微帶線搭配第二地平面并且大致與第二地平面平行；形成在電路板的第一側(cè)中并且具有第一端和第二端的槽，其中槽的第一端覆蓋第一地平面的至少一部分，并且其中槽的第二端覆蓋第二地平面的至少一部分；固定到電路板的第一側(cè)的第一封裝基板，其中第一封裝基板包括:電氣耦合到第一地平面的第三地平面；與第一和第三地平面基本上平行的第三微帶線，其中第三微帶線具有:第一部分，其覆蓋第三地平面的至少一部分并且與第三地平面隔開第一距離，其中第三微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第一地平面的至少一部分并且與第一地平面隔開第二距離，其中第二距離大于第一距離，并且其中第三微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第三微帶線的第二部分位于第一過渡區(qū)內(nèi)；第一 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第三微帶線的第一部分；固定到電路板的第一側(cè)的第二封裝基板，其中第二封裝基板包括:電氣耦合到第二地平面的第四地平面；與第二和第四地平面基本上平行的第四微帶線，其中第四微帶線具有:第一部分，其覆蓋第四地平面的至少一部分并且與第四地平面隔開第三距離，其中第四微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗；以及第二部分，其覆蓋第二地平面的至少一部分并且與第二地平面隔開第四距離，其中第四距離大于第三距離，并且其中第四微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有該波長的輻射的阻抗，并且其中第二微帶線的第二部分位于第二過渡區(qū)內(nèi)；第二 1C，其固定到封裝基板并且電氣耦合到第四微帶線的第一部分；第一金屬波導(dǎo)，其固定在槽中，位于第一過渡區(qū)中并且電氣耦合到第一微帶線；第二金屬波導(dǎo)，其固定在槽中，位于第二過渡區(qū)中并且電氣耦合到第二微帶線；具有第一端和第二端的電介質(zhì)芯體，其中芯體固定到槽中，并且其中電介質(zhì)芯體的第一端覆蓋第一地平面的至少一部分，并且其中電介質(zhì)芯體的第二端覆蓋第二地平面的至少一部分，并且其中芯體的第一端延伸到第一金屬波導(dǎo)中，并且其中芯體的第二端延伸到第二金屬波導(dǎo)中，并且其中電介質(zhì)芯體具有比電路板的介電常數(shù)大的介電常數(shù)。
[0023]在【具體實施方式】中，封裝基板可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，微帶線可以形成在封裝基板的第一側(cè)上，IC可以固定到封裝基板的第一側(cè)，第一地平面可以形成在封裝基板的第二側(cè)上，第一封裝基板可以進(jìn)一步包括從第三基板微帶線的第二部分延伸到第一封裝基板的第二側(cè)的第一通孔，一個或多個焊球可以固定到第一通孔和第一微帶線，第二封裝基板可以進(jìn)一步包括從第四基板微帶線的第二部分延伸到第二封裝基板的第二側(cè)的第二通孔，并且一個或多個焊球可以固定到第二通孔和第二微帶線。第一和第二金屬波導(dǎo)中的每個可以進(jìn)一步包括:與其微帶線共面并且電氣耦合到其微帶線的第一極板；與第一極板共面并且電氣耦合到第一極板的第二極板；以及在第二極板和其電路板地平面之間延伸的多個波導(dǎo)通孔。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是常規(guī)互連系統(tǒng)的示例的圖示。
[0025]圖2是圖1的互連系統(tǒng)沿著剖面線1-1的剖面圖。
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明的互連系統(tǒng)的示例的圖示。
[0027]圖4和圖6分別是圖3的互連系統(tǒng)沿著剖面線I1-1I和II1-1II的示例剖面圖。
[0028]圖5是示出用于圖3和圖4的微帶線的示例布置的立體圖。
[0029]圖7是根據(jù)本發(fā)明的互連系統(tǒng)的示例的圖示。
[0030]圖8是圖7的互連系統(tǒng)沿著剖面線IV-1V的示例剖面圖。
[0031]圖9是根據(jù)本發(fā)明的互連系統(tǒng)的示例的圖示。
[0032]圖10是圖9的互連系統(tǒng)沿著剖面線V1-VI的示例剖面圖。
[0033]圖11是圖7和圖9的互連系統(tǒng)分別沿著剖面線V-V和VI1-VII的示例剖面圖。
[0034]圖12是圖10和圖11的金屬波導(dǎo)的立體圖。

【具體實施方式】
[0035]轉(zhuǎn)到圖3-6，可以看到根據(jù)本發(fā)明的互連系統(tǒng)200-A的示例。在該示例系統(tǒng)200-A中，電路組件206-A1和206-A2能夠通過被固定(即，膠合)到PCB 202-A的電介質(zhì)波導(dǎo)204-A彼此通信。電路組件206-A1和206-A2可以由IC 302-A形成，IC 302-A通過球柵陣列(BGA)或焊球(其以虛線示出)固定到封裝基板304-A(其可以例如是PCB)。封裝基板304-A接著可以用BGA或焊球(S卩，焊球301-A)固定到PCB202-A，從而允許IC 302-A電氣耦合到至少一個焊球。在封裝基板304-A和PCB 202-A之間還可以包括底部填充層303-A，從而為電路組件206-1和206-2提供額外的機(jī)械支撐。封裝基板304-A和PCB 202-A可以分開例如約0.25mm。電介質(zhì)波導(dǎo)系統(tǒng)的其它示例可以在2010年9月21日提交的題為“HIGH SPEEDDIGITAL INTERCONNECT AND METHOD”的共同未決的美國專利申請12/887，270以及2010年9 月 21 日提交的題為 “CHIP TO DIELECTRIC WAVE⑶IDE INTERFACE FOR SUB-MILLIMETERWAVE COMMUNICAT1NS LINK”的共同未決的美國專利申請12/887，323中找到。每個共同未決的申請出于所有目的通過引用合并到此。
[0036]為提供芯片間鏈路，封裝基板304-A和PCB 202-A包括天線系統(tǒng)。用于該示例(其示出電路組件206-A1)的天線系統(tǒng)一般包括微帶線(其是與封裝基板304-A集成的導(dǎo)電層)、地平面306-A (其是與封裝基板304-A集成的導(dǎo)電層)以及地平面308-A (其是與封裝基板308-A集成的導(dǎo)電層)。如示出并且例如，地平面308-A通過焊球301-A(其可以允許地平面306-A和308-A電氣耦合到一起)耦合到地平面306-A。如在該示例中示出，電介質(zhì)波導(dǎo)204-A被固定到與電路組件206-A1和206-A2相同的一側(cè)或表面，并且延伸到過渡區(qū)314-A中，在過渡區(qū)314-A中，芯體310-A的一部分位于地平面308-A和微帶線208-A1的部分之間。通常，微帶線208-A1 (其通過封裝基板304-A電氣耦合到IC 302-A)的大小被設(shè)計為傳輸亞毫米(即，波長在約0.5mm和約Imm之間或小于約Imm)或太赫茲福射(即，在約100GHz和約ITHz之間)。對于該示例，微帶線208-1具有兩個部分，其邊界在過渡區(qū)314-A處，從而允許RF或無線信號被傳輸?shù)诫娊橘|(zhì)波導(dǎo)204-A。微帶線208-A1的一個部分(其被示為從IC 302-A延伸到過渡區(qū)314-A)大致與地平面306-A1平行，從而允許電場在微帶線208-A1和封裝基板304-A中的地平面306-A1之間延伸。因為微帶線208-A1和地平面306-A1之間存在相對短的距離(即，約0.2mm)，所以微帶線208-A1的這個部分可以是窄的，以實現(xiàn)期望的阻抗(即，約50Ω)。在過渡區(qū)處，微帶線208-A1及其地平面(其為地平面308-A)之間的間隔存在臺階增加(即，約0.25mm)。由于增加，微帶線208-A1的該部分更寬，以便具有匹配阻抗(即，約50Ω)。于是，這可以允許RF信號直接從電路組件206-A1和206-A2傳播。雖然在過渡區(qū)314-A處的邊界是陡峭的，但是大多數(shù)問題(即，反射)可以通過在IC 302-A內(nèi)使用信號處理(即，預(yù)失真)來補(bǔ)償或過濾。
[0037]微帶線208-A1也可以具有其它形狀。在圖5中，可以看到用于微帶線208-A1的示例配置。對于該配置，微帶線208-A1具有兩個部分209和211。如示出，部分209可以作用電氣耦合到IC 302-A的饋線，而部分211相對于部分209的寬度展寬。這個展寬可以借助錐形(taper)來實現(xiàn)，但是如示出，部分211的電氣耦合到部分209的端部是圓的。
[0038]為了進(jìn)一步提高效率，電介質(zhì)波導(dǎo)204-A和PCB 202-A可以合適配置。通常并且如在該示例中所示，芯體310-A(其可以例如由Rogers公司的聚酰胺、聚脂、R03006?或R03010?形成，并且可以例如具有約0.5mm的高度)被固定到PCB 202_A(其可以例如由Rogers公司的R03003?形成)，包層312-A基本上圍繞芯體310-A的其余部分。包層312-A和PCB 202-A均具有比芯體310-A低的介電常數(shù)，并且包層312-A可以具有與PCB 202-A相同或類似的介電常數(shù)。這允許電場被限制到芯體310-A。此外，電介質(zhì)波導(dǎo)204-A的大小可以被設(shè)計為適應(yīng)從天線系統(tǒng)發(fā)射的輻射的波長(即，亞毫米波長)。
[0039]替代地，如在圖7-12中示出，電介質(zhì)波導(dǎo)312_B、C可以與PCB202_B、C集成。對于這些示例，可以在PCB 202-B、C中布線槽/溝道，并且電介質(zhì)波導(dǎo)204-B、C可以被固定到PCB 202-B、C的槽中。如所示并且與芯體310-A類似，芯體310_B、C延伸到過渡區(qū)314_B、C中。PCB 202-B、C也可以用作包層312-B、C，如在圖11的示例中示出，但是替代地，在槽中可以包括包層材料。此外，可以省略包層312-B、C的在PCB 202-B、C上方延伸的部分(其以虛線示出)。固定到槽的芯體310-B、C的端部也可以是錐形的(例如，如在圖8中示出)或為“方形”(例如，如在圖10中示出)。當(dāng)為錐形時，臺階可以例如以大約5密耳在深度上遞增。
[0040]在圖7和圖8中，可以看到用于天線系統(tǒng)和過渡區(qū)314-B的一個示例配置(系統(tǒng)200-B)。用于電路組件206-B1的天線系統(tǒng)(例如)一般由微帶線208-B1 (其位于封裝基板304-B中并且電氣耦合到IC302-B)和地平面306-B (其位于封裝基板304-B內(nèi)，并且大致與微帶線208-B1的一部分平行且與之隔開)組成。例如，微帶線208-B1的該部分(其被示為從IC 302-B延伸到與過渡區(qū)314-B的邊界)和地平面306-B可以隔開約0.2mm。地平面308-B (其如示出并且例如位于PCB 202-B中)在過渡區(qū)314-B內(nèi)與微帶線208-B1的該部分平行且與之隔開。在微帶線208-B1之間的距離也可以例如與地平面308-B隔開約Imm的距離。通過具有這種配置，微帶線208-B1的寬度以及在微帶線208-B1和地平面308-B之間的距離的大小可以被設(shè)計為提供期望的阻抗(即，約50Ω)。通常，對于該示例，微帶線208-B1的各部分大致是矩形，其中在過渡區(qū)中的部分更寬。例如，寬度可以具有實現(xiàn)約50 Ω的期望阻抗的寬度。如在該示例中示出，還存在通孔316，其從地平面308-B的一側(cè)延伸，從而允許地平面308-B(即，通過焊球301-B)電氣耦合到地平面306-B。
[0041]在圖9和圖10中，可以看到用于天線系統(tǒng)和過渡區(qū)314-C的另一個示例配置(系統(tǒng)200-C)。用于電路組件206-C1的天線系統(tǒng)(例如)一般由微帶線208-C1 (其位于封裝基板304-C中并且電氣耦合到IC302-B)、微帶線320-1 (其位于PCB 202-C中)、地平面306-C (其位于封裝基板304-C內(nèi)并且大致與微帶線208-C1的一部分平行)和通孔318 (其在封裝基板304-C的一側(cè)和微帶線208-C1之間延伸，并且其允許微帶線208-C1通過焊球301-C"電氣耦合到微帶線320-1)組成。例如，微帶線208-C1的該部分(其被示為從IC
302-C延伸到與過渡區(qū)314-C的邊界)和地平面306-C可以隔開約0.2mm。地平面308-B (其如示出并且例如位于PCB 202-B中)在過渡區(qū)314-C內(nèi)與微帶線208-C1的該部分平行并且與之隔開。在微帶線208-B1之間的距離也可以例如與地平面308-B隔開約Imm的距離。通過具有這種配置，微帶線208-C1的寬度以及在微帶線208-B1和地平面306-C之間的距離的大小可以被設(shè)計為提供期望的阻抗(即，約50Ω)。通常，對于該示例，微帶線208-C1的一個部分(其被示為從IC 302-C延伸到過渡區(qū)314-C)具有大小被設(shè)計為提供期望阻抗(SP，約50 Ω )的寬度(g卩，約25 μ m)，并且另一個部分(其被示為從過渡區(qū)314-C的邊界延伸到封裝基板304-C的邊緣)的大小被設(shè)計為允許過渡到微帶線320-1 (其大小也被設(shè)計為承載該輻射)和地平面308-B之間的區(qū)域。通常，被示為從IC302-C延伸到過渡區(qū)314-C的微帶線208-C1的那部分一般比被示為從過渡區(qū)314-C的邊界延伸到封裝基板304-C的邊緣的微帶線208-C1的那部分寬。如在該示例中示出，還存在通孔316，其從地平面308-B的一側(cè)延伸，從而允許地平面308-C(即，通過焊球301-C’ )電氣耦合到地平面306-C。
[0042]作為過渡區(qū)314-C的一部分，還存在電介質(zhì)波導(dǎo)204-C的芯體310-C在其中延伸的金屬波導(dǎo)322，并且金屬波導(dǎo)322的示例在圖12中示出。為了實現(xiàn)與電介質(zhì)波導(dǎo)204-C的期望耦合(用于系統(tǒng)200-B的任一個)，金屬波導(dǎo)322可以由極板402和404、地平面308-C與通孔408形成。如在該示例中示出，極板404(其例如可以由銅形成，并且電氣耦合到微帶線320-1)包括狹窄部分和錐形部分，并且大致與極板406(例如其可以由銅形成)平行。極板404的狹窄部分的寬度被選擇為實現(xiàn)期望的阻抗(即，以便匹配來自系統(tǒng)200-C的天線系統(tǒng)的阻抗)。極板402也可以與極板404大致共面并且電氣耦合到極板404。此外，通孔408在該示例中被示為在極板402和地平面308-C之間延伸，使得極板402和404以及地平面308-C電氣耦合到一起。通孔408也是間隔開的，使得電介質(zhì)波導(dǎo)204-C可以延伸到金屬波導(dǎo)322中。此外，電介質(zhì)波導(dǎo)204-C的端部的形狀會影響過渡區(qū)314-C的特性，并且在該示例中，電介質(zhì)波導(dǎo)的端部(其延伸到金屬波導(dǎo)322中)是錐形的。然而，其它形狀是可能的。
[0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在所主張的發(fā)明的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行許多修改，并且許多其它實施例是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，其包括: 電路板，其具有第一側(cè)、第二側(cè)和第一地平面， 槽，其形成在所述電路板的第一側(cè)中，其中所述第一地平面位于所述槽的至少一部分下面； 封裝基板，其固定到所述電路板的第一側(cè)，其中所述封裝基板包括: 第二地平面，其電氣耦合到所述第一地平面； 微帶線，其基本上與所述第一和第二地平面平行，其中所述微帶線具有: 第一部分，其覆蓋所述第二地平面的至少一部分并且與所述第二地平面隔開第一距離，其中所述微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及 第二部分，其覆蓋所述第一地平面的至少一部分并且與所述第一地平面隔開第二距離，其中所述第二距離大于所述第一距離，并且其中所述微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有所述波長的輻射的所述阻抗，并且其中所述微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)； 集成電路即1C，其固定到所述封裝基板并且電氣耦合到所述微帶線的第一部分；以及 電介質(zhì)芯體，其覆蓋所述第一地平面的至少一部分，延伸到所述過渡區(qū)中，并且固定在所述槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述波長小于或等于約1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述裝置進(jìn)一步包括包層，并且其中所述芯體具有第一介電常數(shù)，并且其中所述包層具有第二介電常數(shù)，并且其中所述第一介電常數(shù)大于所述第二介電常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述封裝基板具有第一側(cè)和第二側(cè)，并且其中所述微帶線形成在所述封裝基板的第一側(cè)上，并且其中所述IC固定到所述封裝基板的第一偵L并且其中所述第一地平面形成在所述封裝基板的第二側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述電路板進(jìn)一步包括通孔，所述通孔從所述第一地平面延伸到所述電路板的第一側(cè)，并且其中至少一個焊球固定到所述第二地平面和所述通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述阻抗大約是50Ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述微帶線的第一部分是大致矩形的。
8.一種裝置，其包括: 電路板，其具有第一側(cè)、第二側(cè)和多個電路板地平面； 槽網(wǎng)絡(luò)，其形成在所述電路板的第一側(cè)中，其中每個電路板地平面位于所述槽網(wǎng)絡(luò)的至少一部分下面； 多個封裝基板，其中每個封裝基板固定到所述電路板的第一側(cè)，并且其中每個封裝基板搭配所述電路板地平面中的至少一個，其中每個封裝基板包括: 封裝基板地平面，其電氣耦合到其電路板地平面； 微帶線，其基本上與其封裝基板地平面和其電路板地平面平行，其中所述微帶線具有: 第一部分，其覆蓋其封裝基板地平面的至少一部分并且與其封裝基板地平面隔開第一距離，其中所述微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及 第二部分，其覆蓋其電路板地平面的至少一部分并且與其電路板地平面隔開第二距離，其中所述第二距離大于所述第一距離，并且其中所述微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有所述波長的輻射的所述阻抗，并且其中所述微帶線的第二部分位于過渡區(qū)內(nèi)； 多個1C，其中每個IC固定到所述封裝基板中的至少一個并且電氣耦合到其微帶線的第一部分；以及 介電芯體網(wǎng)絡(luò)，其固定在所述槽網(wǎng)絡(luò)中并且具有多個端部，其中來自電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的每個端部覆蓋所述電路板地平面中的至少一個的至少一部分，并且延伸到其過渡區(qū)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述波長小于或等于約1mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述電介質(zhì)波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括具有包層的多個電介質(zhì)波導(dǎo)，并且其中所述芯體具有第一介電常數(shù)，并且其中所述包層具有第二介電常數(shù)，并且其中所述第一介電常數(shù)大于所述第二介電常數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中每個封裝基板具有第一側(cè)和第二側(cè)，并且其中所述微帶線形成在所述封裝基板的第一側(cè)上，并且其中所述IC固定到所述封裝基板的第一偵U，并且其中所述封裝基板地平面形成在所述封裝基板的第二側(cè)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述電路板進(jìn)一步包括多個通孔，其中每個通孔在所述電路板的第一側(cè)和所述電路板地平面中的至少一個之間延伸，并且其中至少一個焊球固定到至少一個通孔和至少一個封裝基板地平面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述阻抗大約是50Ω。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述微帶線的第一部分是大致矩形的。
15.一種裝置，其包括: 電路板，其具有第一側(cè)、第二側(cè)、第一地平面和第二地平面； 槽，其形成在所述電路板的第一側(cè)中并且具有第一端和第二端，其中所述槽的第一端覆蓋所述第一地平面的至少一部分，并且其中所述槽的第二端覆蓋所述第二地平面的至少一部分； 第一封裝基板，其固定到所述電路板的第一側(cè)，其中所述第一封裝基板包括: 第三地平面，其電氣耦合到所述第一地平面； 第一微帶線，其基本上與所述第一和第三地平面平行，其中所述第一微帶線具有: 第一部分，其覆蓋所述第三地平面的至少一部分，并且與所述第三地平面隔開第一距離，其中所述第一微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有一波長的輻射的阻抗；以及 第二部分，其覆蓋所述第一地平面的至少一部分，并且與所述第一地平面隔開第二距離，其中所述第二距離大于所述第一距離，并且其中所述第一微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有所述波長的輻射的所述阻抗，并且其中所述第一微帶線的第二部分位于第一過渡區(qū)內(nèi)； 第一 1C，其固定到所述封裝基板并且電氣耦合到所述第一微帶線的第一部分； 第二封裝基板，其固定到所述電路板的第一側(cè)，其中所述第二封裝基板包括: 第四地平面，其電氣耦合到所述第二地平面； 第二微帶線，其基本上與所述第二和第四地平面平行，其中所述第二微帶線具有: 第一部分，其覆蓋所述第四地平面的至少一部分并且與所述第四地平面隔開第三距離，其中所述第二微帶線的第一部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有所述波長的輻射的所述阻抗；以及 第二部分，其覆蓋所述第二地平面的至少一部分并且與所述第二地平面隔開第四距離，其中所述第四距離大于所述第三距離，并且其中所述第二微帶線的第二部分的大小被設(shè)計為具有傳播具有所述波長的輻射的所述阻抗，并且其中所述第二微帶線的第二部分位于第二過渡區(qū)內(nèi)； 第二 1C，其固定到所述封裝基板并且電氣耦合到所述第二微帶線的第一部分； 具有第一端和第二端的電介質(zhì)芯體，其中所述芯體固定到所述槽中，并且其中所述電介質(zhì)芯體的第一端覆蓋所述第一地平面的至少一部分，并且其中所述電介質(zhì)芯體的第二端覆蓋所述第二地平面的至少一部分，并且其中所述芯體的第一端延伸到所述第一過渡區(qū)中，并且其中所述芯體的第二端延伸到所述第二過渡區(qū)中，并且其中所述電介質(zhì)芯體具有比所述電路板的介電常數(shù)大的介電常數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述波長小于或等于約1_。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述第一和第二封裝基板中的每一個具有第一側(cè)和第二側(cè)，并且其中其微帶線形成在所述封裝基板的第一側(cè)上，并且其中其IC固定到所述封裝基板的第一側(cè)，并且其中其第一地平面形成在封裝基板的第二側(cè)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中至少一個焊球固定到所述第一和第三地平面，并且至少一個焊球固定到所述第二和第四地平面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述阻抗大約是50Ω。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述第一和第二微帶線中的每一個的第一部分大致是矩形。
【文檔編號】G02B6/06GK104204878SQ201380018539
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月4日
【發(fā)明者】J·A·赫爾嵩末, R·F·佩恩, M·科爾斯, B·S·哈倫, H·阿里 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司