基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電路板級(jí)/封裝級(jí)/芯片級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳輸互連技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉 及一種基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)太比特?cái)?shù)據(jù)傳輸速率的需求正變得愈發(fā)迫切。應(yīng)對(duì)太 比特?cái)?shù)據(jù)傳輸速率的需求，高速電互連技術(shù)成為系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)互連采用微帶 線/帶狀線/共面波導(dǎo)等結(jié)構(gòu)，基于準(zhǔn)TEM模式或者TEM模式實(shí)現(xiàn)信號(hào)的互連互通，適合速 率在吉比特以下的基帶信號(hào)傳輸。但其開放式的物理結(jié)構(gòu)在高頻條件下顯示出高損耗的缺 點(diǎn)，并且損耗隨頻率的上升而急劇增加，嚴(yán)重制約信號(hào)傳輸?shù)木嚯x和速率；當(dāng)傳輸速率超過 吉比特時(shí)，還將引起嚴(yán)重的串?dāng)_、時(shí)延、畸變、碼間干擾等信號(hào)完整性及電磁干擾問題。雖 然串行鏈路技術(shù)的引入可降低電互連線間的串?dāng)_，但同時(shí)也降低了信號(hào)的傳輸密度；均衡 和預(yù)加重技術(shù)雖然補(bǔ)償了傳統(tǒng)電互連在高頻時(shí)的損耗，擴(kuò)展了帶寬，但仍無法避免電磁干 擾（EMI)問題，同時(shí)還增加了額外的電路開銷，導(dǎo)致成本的大幅上升?？傊?，傳統(tǒng)電互連技 術(shù)已經(jīng)無法滿足新一代數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，迫切需要發(fā)展適合更高傳輸速率的新型電互連技 術(shù)。目前正在研究基于矩形波導(dǎo)的基片集成波導(dǎo)互連，該互連結(jié)構(gòu)是由上下導(dǎo)體板和通孔 陣列構(gòu)成的電子帶隙結(jié)構(gòu)，其信道呈現(xiàn)高通、寬頻帶特性，但是由于采用TElO模式，因此無 法直接傳輸基帶信號(hào)，必須經(jīng)過調(diào)制解調(diào)將基帶信號(hào)搬移到矩形波導(dǎo)互連的傳輸帶寬中， 增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且其信道帶寬還受到調(diào)制解調(diào)器件帶寬的限制。
[0003] 而單通道的基片集成同軸波導(dǎo)作為分立器件，其封閉式的電路結(jié)構(gòu)具有信號(hào)損耗 小、信號(hào)時(shí)延低、串?dāng)_弱、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，并且由于其采用TEM模式，因此適合傳 輸基帶信號(hào)，但是單通道的基片集成同軸波導(dǎo)互連傳輸速率有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)互連線采用開放式的微帶線/帶狀線/共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)面臨速率 低、損耗高、抗電磁干擾能力弱的問題，而單通道基片集成同軸波導(dǎo)互連傳輸速率有限，提 供了一種將同軸波導(dǎo)互連陣列集成到基片上的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通 過外層金屬層和金屬化通孔、內(nèi)層金屬層、介質(zhì)層分別構(gòu)成基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列的 外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體以及內(nèi)外導(dǎo)體間的介質(zhì)填充，實(shí)現(xiàn)了多通道并行傳輸?shù)幕ミB陣列。本發(fā)明提 出的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，不僅具有信號(hào)損耗小、信號(hào)時(shí)延低、串?dāng)_弱、抗電磁 干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，還可以并行傳輸多通道信號(hào)，從而進(jìn)一步拓展了帶寬、增大了數(shù)據(jù)傳輸 速率。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006] -種基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，采用準(zhǔn)封閉式結(jié)構(gòu)，基片集成同軸波導(dǎo)互 連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下包括：至少一個(gè)單通道結(jié)構(gòu)，所述單通道結(jié)構(gòu)包括：第一 外導(dǎo)體層、第一介質(zhì)層、內(nèi)導(dǎo)體層、第二介質(zhì)層、第二外導(dǎo)體層以及金屬化通孔陣列；其中：
[0007] 所述內(nèi)導(dǎo)體層設(shè)置于第一外導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層之間；所述第一介質(zhì)層設(shè)置于 第一外導(dǎo)體層和內(nèi)導(dǎo)體層之間，所述第二介質(zhì)層設(shè)置于內(nèi)導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層之間；
[0008] 所述單通道結(jié)構(gòu)縱向貫穿設(shè)置有金屬化通孔陣列。
[0009] 優(yōu)選地，第一外導(dǎo)體層、第二外導(dǎo)體層以及金屬化通孔陣列共同組成單通道結(jié)構(gòu) 的外導(dǎo)體；多個(gè)單通道結(jié)構(gòu)在水平和垂直兩個(gè)方向形成陣列，共享外導(dǎo)體，組成本發(fā)明所述 的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0010] 優(yōu)選地，垂直方向兩個(gè)相鄰單通道結(jié)構(gòu)共用同一層外導(dǎo)體層，即，上一層單通道結(jié) 構(gòu)的第二外導(dǎo)體層為下一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導(dǎo)體層。
[0011] 優(yōu)選地，所述金屬化通孔陣列為兩列，兩列金屬化通孔陣列沿物理結(jié)構(gòu)的長度方 向等間距排列；水平方向相鄰兩個(gè)單通道結(jié)構(gòu)共用同一列金屬化通孔陣列。
[0012] 優(yōu)選地，每一列金屬化通孔陣列均包括若干個(gè)金屬化通孔，相鄰兩個(gè)金屬化通孔 之間等間距設(shè)置。
[0013] 優(yōu)選地，每一個(gè)金屬化通孔的通孔直徑均為d，相鄰兩個(gè)金屬化通孔之間的間距為 s，相鄰兩列金屬化通孔陣列之間的寬度為a ;
[0014] 每一列金屬化通孔陣列的金屬化通孔個(gè)數(shù)取決于物理結(jié)構(gòu)的長度。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一外導(dǎo)體層、內(nèi)導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層的厚度均為t ;第一介質(zhì)層 和第二介質(zhì)層的厚度均為h ;所述物理結(jié)構(gòu)的長度為1。
[0016] 優(yōu)選地，所述內(nèi)導(dǎo)體層包括至少一個(gè)離散設(shè)置的金屬單體，所述金屬單體在物理 結(jié)構(gòu)的寬度方向上位于相鄰兩列金屬化通孔陣列之間。
[0017] 優(yōu)選地，所述金屬單體的寬度為b，且寬度b小于外導(dǎo)體層的寬度。
[0018] 優(yōu)選地，所述第一外導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層均采用金屬層。
[0019] 優(yōu)選地，所述基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)采用TEM(橫電磁模）模式傳輸信 號(hào)，且能夠同時(shí)并行傳輸多通道信號(hào)。
[0020] 本發(fā)明提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，包括共享的外導(dǎo)體、多個(gè)獨(dú)立的 內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間設(shè)置有介質(zhì)；以2行X2列基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu) 為例，所述基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下分為九層，第一層為金屬 層Ll (第一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導(dǎo)體層），第二層為介質(zhì)層L2 (第一層單通道結(jié)構(gòu)的第 一介質(zhì)層），第三層為金屬層L3(第一層單通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體層），第四層為介質(zhì)層L4(第 一層單通道結(jié)構(gòu)的第二介質(zhì)層），第五層為金屬層L5(既作為第一層單通道結(jié)構(gòu)的第二外 導(dǎo)體層，又作為第二層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導(dǎo)體層），第六層為介質(zhì)層L6 (第二層單通道結(jié) 構(gòu)的第一介質(zhì)層），第七層為金屬層L7(第二層單通道結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體層），第八層為介質(zhì)層 L8 (第二層單通道結(jié)構(gòu)的第二介質(zhì)層），第九層為金屬層L9 (第二層單通道結(jié)構(gòu)的第二外導(dǎo) 體層）。通過2行X 2列的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，可以類推到η行Xm列的基片 集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，其中η為行數(shù)，m為列數(shù)，陣列共有η行Xm列個(gè)通道。本發(fā) 明提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)封閉式結(jié)構(gòu)，采用TEM模式傳輸信號(hào)，信號(hào) 由多通道并行傳輸。其可以用作電路板級(jí)/封裝級(jí)/芯片級(jí)的互連電路，與傳統(tǒng)開放結(jié)構(gòu) 的微帶線/帶狀線/共面波導(dǎo)互連相比，本發(fā)明具有頻帶寬、時(shí)延串?dāng)_低、電磁兼容性能好 的優(yōu)點(diǎn)，適合于吉比特以上的高速數(shù)據(jù)并行傳輸，并且在橫向和縱向具有可擴(kuò)展性。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0022] 1、本發(fā)明提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列為準(zhǔn)封閉式結(jié)構(gòu)，采用TEM模式傳輸 信號(hào)，與傳統(tǒng)微帶線/帶狀線/共面波導(dǎo)等開放式互連結(jié)構(gòu)采用準(zhǔn)TEM模式傳輸信號(hào)相比， 具有傳輸速率高、時(shí)延串?dāng)_低、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；
[0023] 2、本發(fā)明與矩形基片集成波導(dǎo)采用TElO模式傳輸信號(hào)相比，基片集成同軸波導(dǎo) 互連陣列結(jié)構(gòu)不需要調(diào)制解調(diào)器件，具有損耗小、速率高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)；
[0024] 3、本發(fā)明與單通道基片集成同軸波導(dǎo)相比，具有適于多通道并行高速傳輸?shù)膬?yōu) 占.
[0025] 4、本發(fā)明提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列適合用于電路板級(jí)/封裝級(jí)/芯片級(jí) 的高速數(shù)據(jù)傳輸。
【附圖說明】
[0026] 通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
[0027] 圖1為本發(fā)明所提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)的一個(gè)單通道結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0028] 圖2為2行Χ2列的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3為η行Xm列的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖4為基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列中一個(gè)通道的S21參數(shù)。
[0031] 圖5為基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列中一個(gè)通道的Sll參數(shù)。
[0032] 圖中：
[0033] 1為金屬層Ll ;
[0034] 2為介質(zhì)層L2 ;
[0035] 3為金屬層L3 ;
[0036] 4為介質(zhì)層L4;
[0037] 5為金屬層L5 ;
[0038] 6為介質(zhì)層L6 ;
[0039] 7為金屬層L7 ;
[0040] 8為介質(zhì)層L8 ;
[0041] 9為金屬層L9;
[0042] 10、11、12、13分別為內(nèi)導(dǎo)體層的四個(gè)獨(dú)立的金屬單體，分別記為第一金屬單體、第 二金屬單體、第三金屬單體、第四金屬單體；
[0043] 14為共享的外導(dǎo)體層。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0045] 實(shí)施例
[0046] 本實(shí)施例為了實(shí)現(xiàn)陣列同軸波導(dǎo)電路板級(jí)/封裝級(jí)/芯片級(jí)的基片集成化，提供 了一種適用于電路板級(jí)、封裝級(jí)及芯片級(jí)的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0047] 本實(shí)施例提供的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)，采用準(zhǔn)封閉式結(jié)構(gòu)，基片集成 同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu)自上而下包括：至少一個(gè)單通道結(jié)構(gòu)，所述單通道結(jié)構(gòu) 包括：第一外導(dǎo)體層、第一介質(zhì)層、內(nèi)導(dǎo)體層、第二介質(zhì)層、第二外導(dǎo)體層以及兩列金屬化通 孔陣列（金屬化通孔陣列）；其中：
[0048] 所述內(nèi)導(dǎo)體層設(shè)置于第一外導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層之間；所述第一介質(zhì)層設(shè)置于 第一外導(dǎo)體層和內(nèi)導(dǎo)體層之間，所述第二介質(zhì)層設(shè)置于內(nèi)導(dǎo)體層和第二外導(dǎo)體層之間；
[0049] 所述單通道結(jié)構(gòu)縱向貫穿設(shè)置有金屬化通孔陣列。
[0050] 進(jìn)一步地，第一外導(dǎo)體層、第二外導(dǎo)體層以及兩列金屬化通孔陣列共同組成單通 道結(jié)構(gòu)的外導(dǎo)體。多個(gè)單通道結(jié)構(gòu)在水平、垂直兩方向形成陣列，共享外導(dǎo)體，組成本發(fā)明 所述的基片集成同軸波導(dǎo)互連陣列結(jié)構(gòu)。
[0051] 進(jìn)一步地，垂直方向相鄰兩個(gè)單通道結(jié)構(gòu)共用同一層外導(dǎo)體層，即，上一層單通道 結(jié)構(gòu)的第二外導(dǎo)體層為下一層單通道結(jié)構(gòu)的第一外導(dǎo)體層。
[0052] 進(jìn)一步地，所述金屬化通孔陣列為兩列，兩列金屬化通孔陣列沿物理結(jié)構(gòu)的長度 方向等間