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用于SIP系统的三维多层LTCC延迟线设计方案解析
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2017-11-14
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1 引言
低温共烧陶瓷（LTCC）是用于实现高集成度、高性能电子封装的三维多层封装技术。在微波、毫米波系统中，可广泛应用于多芯片模块（MCM）电路设计中。在三维MCM系统集成技术中，LTCC技术集高密度多层互连、内埋无源元件和气密性封装于一体，使多种电路封装在同一多层结构中，可集成数字、模拟、RF/微波电路，这些优点使其成为实现系统级封装（SIP）的首选技术。
在瞬时测频、测量仪器及高速数字电路等领域中，宽带微波延迟线是关键部件，其性能指标主要取决于延迟线的长度和相位精度。传统的延迟线一般用同轴电缆实现［5］，不仅体积庞大，而且制作过程引入许多人为因素，一致性较差，对后级电路处理带来不良影响。也有采用平面弯折的带线结构来实现延迟线，但这种二维结构的相邻线段间距离必须保持足够大，以减小线间耦合，这无疑增加了延迟线的尺寸；而采用LTCC多层基板制作的延迟线通过三维互连技术，将弯折线分别置于不同层，不但体积大大缩小，而且一致性获得了提高。
2 LTCC多层结构中带线之间的转换设计
在LTCC多层基板中，位于表层的微带线与埋置于中间层的带状线之间，以及中间层间的带状线之间的转换可以通过一种“类同轴垂直转换结构”来实现。其概念来自于同轴传输线结构，它是由一组连接不同金属化地层的通孔作为外圈屏蔽层组成，被这些屏蔽通孔围绕的中心通孔类似于同轴线的中心导体以连接不同层间的信号线，如图1所示。
（a）俯视图
（b）微带线与带状线的类同轴垂直转换
图1 LTCC多层基板中的类同轴垂直转换结构
根据同轴传输线理论，图1所示的多层类同轴垂直转换可以采用同轴线的特性阻抗公式（1），通过调整外层屏蔽通孔圈的直径D0，来获得50W标准阻抗。
低温共烧陶瓷（LTCC）是用于实现高集成度、高性能电子封装的三维多层封装技术。在微波、毫米波系统中，可广泛应用于多芯片模块（MCM）电路设计中。在三维MCM系统集成技术中，LTCC技术集高密度多层互连、内埋无源元件和气密性封装于一体，使多种电路封装在同一多层结构中，可集成数字、模拟、RF/微波电路，这些优点使其成为实现系统级封装（SIP）的首选技术。
在瞬时测频、测量仪器及高速数字电路等领域中，宽带微波延迟线是关键部件，其性能指标主要取决于延迟线的长度和相位精度。传统的延迟线一般用同轴电缆实现［5］，不仅体积庞大，而且制作过程引入许多人为因素，一致性较差，对后级电路处理带来不良影响。也有采用平面弯折的带线结构来实现延迟线，但这种二维结构的相邻线段间距离必须保持足够大，以减小线间耦合，这无疑增加了延迟线的尺寸；而采用LTCC多层基板制作的延迟线通过三维互连技术，将弯折线分别置于不同层，不但体积大大缩小，而且一致性获得了提高。
2 LTCC多层结构中带线之间的转换设计
在LTCC多层基板中，位于表层的微带线与埋置于中间层的带状线之间，以及中间层间的带状线之间的转换可以通过一种“类同轴垂直转换结构”来实现。其概念来自于同轴传输线结构，它是由一组连接不同金属化地层的通孔作为外圈屏蔽层组成，被这些屏蔽通孔围绕的中心通孔类似于同轴线的中心导体以连接不同层间的信号线，如图1所示。
（a）俯视图
（b）微带线与带状线的类同轴垂直转换
图1 LTCC多层基板中的类同轴垂直转换结构
根据同轴传输线理论，图1所示的多层类同轴垂直转换可以采用同轴线的特性阻抗公式（1），通过调整外层屏蔽通孔圈的直径D0，来获得50W标准阻抗。
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