耦合布置的制作方法

耦合布置的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于傳遞微波信號的耦合布置（1），所述布置（1）包含：主板（2），所述主板包含基板（3），所述基板具有微帶導體（4）；以及模塊（5），所述模塊包含基板（6），所述基板具有微帶導體（7）。另外，所述模塊（5）附接到所述主板（2），使得所述主板導體（4）借助于連接結構（17）而與所述模塊導體（7）電接觸，進而可在所述主板導體（4）與所述模塊導體（7）之間傳遞所述微波信號。本發明的特別之處在于，所述連接結構（17）中包含：所述主板導體（4）連接到在所述主板（2）上的基片集成波導（8），而所述基片集成波導（8）通過槽隙耦合（9）連接到所述模塊導體（7）。
【專利說明】耦合布置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在主板與模塊之間傳遞微波信號的耦合布置。
【背景技術】
[0002]為了生產出完全產業化的高頻微波無線電系統，必須使用表面黏著(SurfaceMount，SMT)工藝來制造該等系統。這是由于以下幾個原因:
[0003]在最終的生產工藝中盡可能使用低“附加值(built-up-value)”的部件，以減少成本，
[0004]從無線電設備生產廠家的“內部生產工藝(in-house-manufacturing)”中去除芯片貼裝(chip-attach)以及引線接合(wire-bonding)技術，因為這些技術相對較難以自動化，因而會增加成本。
[0005]對于微波無線電系統而言，存在需要連接到主板的許多不同類型的模塊。一個實例就是可能含有諸如濾波器或微波集成電路等微波電子元件的封裝。另一類型的模塊可以是載有若干電部件的較小板(分板(sub-board))。但是，所有這些模塊都具有共同點，就是這些模塊必須連接到主主板以使得能夠以有效率的方式在這些模塊之間交換微波信號。
[0006]在現有技術的表面黏著(SMT)微波信號系統中，在主板與模塊(例如,表面黏著的封裝)之間的信號傳遞大部分基于從微帶到共面波導(Coplanar Waveguide)到微帶的連接。這些微波信號系統在高達40-50GHZ左右時工作良好，但在高達60GHz時會存在一些限制因素。
[0007]對于75-85GHZ左右及以上的微波無線電車載雷達，大部分則使用另一種方法，板上芯片(COB)解決方案，即將芯片直接黏著在其最終的電路板上并與該最終的電路板互相電連接，而不是先將該芯片并入到封裝中然后再黏著到所需的電路板上。但是，板上芯片模型意味著在終端生產工藝中的技術含量較高，并且此類解決方案在修理時也顯得更昂貴而且更繁難。此類板上芯片的概念方法能夠實現產品的完全的表面黏著(SMT)生產工藝，生產出的產品能夠以高達120GHz左右的頻率來傳遞微波信號。
[0008]現在將參考圖1及圖2來進一步描述上文提及的現有技術中的表面黏著模塊系統。這些表面黏著模塊系統是基于位于主板上且還位于封裝中的微帶，以及共面波導系統的互連接。這樣，可將較低的微帶提升到較高的微帶。當信號頻率超過40GHz左右的某處時，這種概念方法會出現一些損失及限制因素。
[0009]在圖1中示出此類現有技術的耦合布置。該圖揭示了主板2，主板2包含基板3及微帶4。主板2連接到表面黏著模塊5，該模塊包含基板6及微帶導體7。該圖中將在主板2與模塊5之間的連接結構17以橢圓圈出。如圖所示，穿孔18將模塊5的基板6的底側面與上側面互相連接。在圖1中，X-X表示沿連接結構17截開的截面；此截面在圖2中被詳解。
[0010]在該主板與該模塊之間的連接的截面X-X可在圖2中得到進一步解讀。主板2通過共面波導20連接到模塊5。共面波導20包含兩個接地導體21，每一接地導體21包含在該主板與該模塊中的每一者上的焊料墊，該焊料墊為在該主板與該模塊之間的焊料。因此，可以看成是，從主板接地平面19起，通過穿孔22穿過該主板，接地最終被“轉移”到該主板的上側面。共面波導20在與接地導體21相同的平面中進一步包含信號導體23，該信號導體23將在該主板上的微帶用焊料連接到穿孔18，并向上延伸到模塊5的上側面上的微帶7。
[0011]這種現有技術的布置簡明直接，但是，在頻率較高時從微帶到共面波導到微帶的信號傳輸難以維持“平穩”的傳輸，于是帶來信號損失。

【發明內容】

[0012]本發明的一個目標在于提出一種解決方案來減少現有技術中的問題。因此，主要目標在于提供一種有關表面黏著器件模塊的耦合布置，該耦合布置適宜于以高頻率來傳遞信號。
[0013]此目標通過槽饋(slot-feed)技術來達成，該槽饋技術用于將傳輸信號從該模塊輸入/輸出到該主板，或者將該等傳輸信號從該主板輸入/輸出到該模塊。較之于現有系統，此方法的信號損失較少。
[0014]根據本發明的用于傳遞微波信號的耦合布置I包含:
[0015]主板2，該主板包含基板3，該基板具有微帶導體4 ；以及
[0016]模塊5，該模塊包含基板6，該基板具有微帶導體7，
[0017]并且其中，模塊5附接到主板2，使得主板導體4借助于連接結構17而與模塊導體7電接觸，進而可在主板導體4與模塊導體7之間傳遞微波信號。
[0018]該布置的特別之處在于，連接結構17中包含:主板導體4連接到在主板2上的基片集成波導8，而基片集成波導8通過槽隙耦合9連接到模塊導體7。
[0019]通過使用本發明，可以自動組裝出表面黏著器件(SMD)模塊，這些SMD模塊可以在40GHz以上或可能高達IOOGHz甚至更高的頻率下傳遞信號，而這些性能在現有技術中是不可能的。
[0020]在所附權利要求書中會揭示進一步有利的實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]現在將結合附圖來描述例示性說明本發明的實施例，其中:
[0022]圖1揭示根據現有技術的模塊連接，
[0023]圖2揭示圖1的近距截面圖，
[0024]圖3揭示根據本發明的連接到主板中的一部分的模塊中的一部分的側視圖，
[0025]圖4揭示根據本發明的主板中的一部分的俯視圖，以及
[0026]圖5揭示根據本發明的模塊中的一部分的底視圖。
【具體實施方式】
[0027]現在將要描述例示性說明本發明的一些實施例。與現有技術具有對應關系的特征將會用與在現有技術圖1和圖2中相同的數字來進行標注。
[0028]在本發明中，會使用基片集成波導(SIW)元件通過槽隙耦合來從微帶導體反饋或饋送至微帶導體。圖3描繪的是根據本發明的用于傳遞微波信號的耦合布置I。該布置I包含主板2和模塊5，主板2包含具有微帶導體4的基板3，而模塊5包含具有微帶導體7的基板6。
[0029]模塊5附接到主板2，使得主板導體4借助于連接結構17而與模塊導體7電接觸，進而可在主板導體4與模塊導體7之間傳遞微波信號。根據本發明，連接結構17中包含:主板導體4連接到在主板2上的基片集成波導8，而基片集成波導8通過槽隙耦合9連接到模塊導體7。
[0030]基片集成波導是一種在介電基板中形成的電磁波導，通過形成金屬化的溝槽或致密地布置金屬化的穿孔來將基板的上金屬平面與下金屬平面連接來形成。這些溝槽或穿孔對應于一般的中空電磁波導的金屬壁。
[0031 ] 槽隙耦合是一種耦合，該耦合借助于在導電層中的開口或槽來將電磁波從一處傳輸到另一處。該槽使得電磁波可以從該層中逸出并向外輻射。例如，在貼片天線的饋送中已常常用到此類槽。槽孔隙可以具有不同的大小和形狀，而這些設計參數會影響帶寬，也就是說，這些參數會對通過該槽傳輸的信號的頻率容量造成影響。
[0032]根據本發明的布置的實施例中的各部分可在圖4及圖5中得到詳細解讀。
[0033]圖4所描繪的是從面向圖3中的模塊5的那一側面觀察到的主板2。圖3中所描述的連接中包含將微帶導體4連接到基片集成波導8。基片集成波導8按照與微帶導體4相同的方式包含導電材料薄層或導電材料箔24，該導電材料薄層或箔涂布在該主板的基板上。基片集成波導8還包含鍍有導電材料的溝槽25。或者，溝槽25可以是經電鍍的穿孔，這些穿孔根據要傳輸的信號的頻率而定位成彼此相距恰當距離。在圖4中，這些溝槽為幾乎完全圍繞箔24而形成的伸長矩形，但圖的左側除外，在該圖的左側中微帶4進入到該基片集成波導中。溝槽25延伸穿過主板2的基板，并與在該主板的另一側面上的接地平面電接觸(圖4中未示)。
[0034]在圖5中，展示的是含模塊5的側面，該側面面向的是圖4中的含主板的側面。該含模塊5的側面包含接地平面12，其中開有開口槽11。位于與接地平面12相反的側面上的該模塊的微帶導體7在圖中以虛線矩形來展示。
[0035]應注意，在圖3、圖4及圖5中僅相應展示了該主板和該模塊中值得關注的某些部分，之所以如此是為了詳解本發明的耦合布置。應理解，在該主板及該模塊的其他部分中，提供/也可以提供其他部件。
[0036]進一步關注在圖4及圖5中的根據本發明的耦合布置I的實施例，槽隙耦合9中包含在基片集成波導8中的槽10連接到在模塊基板6的一側面上的接地平面12中的槽
11。該兩個槽10、11通過圍繞其周邊的連接塊14 (見圖3)來連接。此連接應盡可能薄，否則該槽會具有波導特性，使性能惡化。模塊導體7的位置與接地平面槽11相反，模塊導體7位于該模塊基板6中與含接地平面12的側面相反的一側面上。因此，進入微帶4中的微波信號可以被引入到基板集成波導8中，通過槽隙耦合9 (包含槽10、11以及連接塊14)來傳遞，并饋送到模塊5的微帶7中。而相反的次序，即，將信號從微帶7引到微帶4，也是等效可能的。
[0037]當組裝好具有槽10、11的耦合布置I時，優選地，這些槽10及11相互成直線對齊。然而，如果具有槽10、11的耦合布置I被組裝為槽10、11錯位，那么槽10、11的錯位可以通過槽10、11之間的連接塊14構成的壁來進行補償，相對于平行于槽10、11中任一者的平面，這些壁為傾斜。由于該連接塊會在頂部及底部“焊料墊”之后形成，所以該波導中的連接塊部分中的壁會通過在該兩個槽之間傾斜地延展來補償一些“不匹配”。
[0038]在通過使用槽10、11來形成槽隙耦合9的耦合布置I的實施例中的任一者中，連接槽10、11的連接塊14可以是焊料，而這在很大程度上是通常情況。但是，也可以使用其他導電物質，諸如導電粘合劑。
[0039]在圖3中，在槽隙耦合9內可以看到小空間16。只要在根據本發明的任何實施例的耦合布置I中存在諸如空間16，那么此類空間16就會設置有介電材料，而不是空氣。因此，就可以較好地從主板的基板過渡到模塊的基板，反之亦然，這樣，就可以減少微波信號在穿過該耦合布置時的反射次數。
[0040]如果槽隙耦合是由彼此連接的兩個槽10、11制成，那么涂布此類介電材料的一種便利方法是將該介電材料印刷到基片集成波導8的槽10的內部。或者，可在模塊5的接地平面12的槽11或甚至在兩個槽10、11中進行該介電材料的印刷。
[0041]例如,此類印刷可以通過絲網印刷(screen printing)來完成。當槽10、11被連接時，連接塊的收縮會使該介電材料將在該等槽之間的空氣擠出。
[0042]如果該介電材料經印刷而使得在該介電材料與被印刷的槽的壁之間存在空間，那么當該等槽經組裝而形成該槽隙耦合時就會存在對于該等槽的錯位的容限。如果該等槽經組裝后未出現錯位，那么可用焊膏或其他的永久性連接塊來填充該空間。
[0043]如果在槽隙耦合中包含介電材料的任何實施例中，該介電材料所具有的相對電容率處于該主板或該模塊的基板的電容率的+/-20%的范圍內，則通過該耦合布置的微波信號的被反射的能量應會很低。如果該介電材料以及該主板和該模塊的基板均具有相同的電容率，那么將獲得最佳性能。
[0044]通常會提供根據所描述的實施例中的任一者的耦合布置1，其中該模塊包含微波單片集成電路。例如，此類電路可以對微波信號執行功能，諸如混頻、功率放大、低噪聲放大以及高頻率切換。
[0045]在根據本發明的上述耦合布置中的任一者中，該模塊可以是例如表面黏著封裝或分板。
[0046]應注意，本發明同時還提供了用于將該主板的接地平面連接到該模塊的接地平面的精細連接。
【權利要求】
1.一種用于傳遞微波信號的耦合布置(1)，所述布置(I)包含: 主板(2 )，所述主板包含基板(3 )，所述基板具有微帶導體(4);以及 模塊(5 )，所述模塊包含基板(6 )，所述基板具有微帶導體(7 )， 其中所述模塊(5)附接到所述主板(2)，使得所述主板的微帶導體(4)通過連接結構(17)而與所述模塊導體(7)電接觸，進而可在所述主板導體(4)與所述模塊導體(7)之間傳遞微波信號， 其特征在于，所述連接結構(17)中包括所述主板的微帶導體(4)，所述主板的微帶導體(4)與在所述主板(2)上的基片集成波導(8)連接，所述基片集成波導(8)再通過槽隙耦合(9)連接到所述模塊導體(J)。
2.根據權利要求1所述的耦合布置(1)，其中所述槽隙耦合(9)為在所述基片集成波導(8)上的槽(10)與所述模塊基板(6)—側面上接地平面(12)上的槽(11)連接，其中所述兩個槽(10、11)通過沿著所述兩個槽的周邊的連接塊(14)來連接，并且其中所述模塊導體(7)的位置與接地平面槽(11)相反，所述模塊導體(7)位于所述模塊基板(6)中與含所述接地平面(12)的側面相反的一側面上。
3.根據權利要求2所述的耦合布置(I)，其中所述槽(10、11)相互成直線對齊。
4.根據權利要求2所述的耦合布置(I)，其中所述槽(10、11)之間的錯位通過在所述槽(10、11)之間的所述連接塊(14)的多個側壁來補償，其中所述多個壁相對傾斜于一平面。所述平面為平行于所述槽(10、11)中任意一個一的平面。
5.根據權利要求2至4中任一權利要求所述的耦合布置(I)，其中連接所述槽(10、11)的所述連接塊(14)為焊料或導電粘合劑。
6.根據權利要求1或2所述的耦合布置(1)，其中在所述槽隙耦合(9)內的空間(16)內設置有介電材料。
7.根據從屬于權利要求2的權利要求6所述的耦合布置(1)，其中所述介電材料被印刷在以下兩者中的任一者內: 所述基片集成波導(8)中的所述槽(10)，以及所述模塊(5)的所述接地平面(12)中的所述槽(11)。
8.根據權利要求7所述的耦合布置(I)，其中所述介電材料經印刷而使得在所述介電材料與被印刷的所述槽中的壁之間存在空間。
9.根據權利要求6所述的耦合布置(1)，其中所述介電材料所具有的相對電容率處于所述主板或所述模塊的所述基板的電容率的+/-20%范圍內。
10.根據權利要求1所述的耦合布置(1)，其中所述模塊包含微波單片集成電路。
11.根據權利要求1所述的耦合布置(I)，其中所述模塊為表面黏著封裝。
【文檔編號】H01P3/00GK103650235SQ201180072099
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2011年7月4日 優先權日:2011年7月4日
【發明者】本特·馬德伯格, 雷夫·貝里斯泰特 申請人:華為技術有限公司