TW200406905A - Terminations for shielded transmission lines fabricated on a substrate - Google Patents

Description

200406905 坎、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域;3 相關申請案之交互參照 美國專利6,255,730B1(核發給Dove、Casey及Bliime， 5核發日期2001年7月3日）說明多種厚膜技術，該等技術隨著 晚近某些介電材料的進展已經變成可行。此等材料為 KQ-120及KQ-CL907406，為希拉司（Heraeus)陶瓷合金公司 (賓州西康休霍金，聯合山路24號)產品。後文將此產品稱作 為「KQ介電材料」，或簡稱為「Kq」。特別該專利案說明 10 「經包封之」微長條傳輸線路構造，因此定名為「準同軸」 一詞。本揭示係有關更為新穎且有用之厚膜技術，該厚膜 技術係有關準同軸傳輸線路以及(於相同精髓範圍）有關「經 屏蔽之共面」傳輸線路，此項技術為先前所不可行，但可 使用此等KQ介電材料實施。如此美國專利6,255,73〇則以 I5引用方式併入此處。 L先前才支冬餘】 發明背景 由-基板其上有多個厚膜結構，而該等結構係使用複 數個1Cs(紐電路)互連組_「減」電路減為由「組 2 〇成」IC s形成功能性複合物及高頻總成之相當具有吸引力的 技術。經常需要或必須使用傳輸線路來互連此等.或將 Cs連接至外。卩料。發明人特减興趣的情況為傳輸線路 屬於併入此處之專利案所述之包封微條型式之情況。「包封 」-詞於該專利案㈣傳輸軌(魏案之實施例也稱作微 5 200406905 條）完全經過屏蔽，底面完全被中心導體所包圍。但並非恰 為俗稱的「同轴」傳輸線，原因在於傳輸線路之截面未具 有因轴為中心的對稱性；其具有直線及矩形梯形截面，而 非有一個圓點以及環繞周圍的圓形。雖言如此，發明人發 5 現適合且方便地將此種傳輸線（第’730 B1專利案之「經包封 之」傳輸線路)稱作「準同軸」傳輸線路，但須注意此線路 相當小（或許寬0.050吋X高0.010吋或0.015吋）。 發明人特別感興趣也在於另一型傳輸線路，偶爾稱作 為共面傳輸線路。此線路典型為形成於介電材料上之三導 10 體結構。一種元件為中心導體執線(較佳具有矩形截面）其於 任一側上有基底執線(較佳具有遠較寬的矩形截面）。尋常建 構執線之方式係始於介電基材，有傳導性片材黏結於其一 側上，該傳導片材將用作為底面，然後蝕刻去除二平行金 屬條，留下帶有底部之中心執線於兩側上。如此，共面傳 15 輸線路未被屏蔽，只有兩側經過屏蔽。特別，發明人也感 興趣在於「經屏蔽之」共面傳輸線路。該詞表示三導體結 構，升高之介電材料平面建立於完整底面上，該底面係用 作為共面傳輸線路之頂部或底部之一的屏蔽，二底軌線由 介電平台下降而連續於其外緣連接至該底面。 20 為了用於發明人感興趣之該種微波混成電路，兩型傳 輸線路通常實體大小可相媲美，二者若有所需可迂迴而連 接至混成電路上的適當組成元件。 通常傳輸線路發揮的功能之一係輔助終結相關阻抗項 目（輸入、輸出）。傳輸線路具特徵性阻抗ZG(例如50歐姆）， 6 200406905 一般況係用於各種輸入阻抗及輸出阻抗欲設計為相等产 、 況，以及用於互連傳輸線路之Zg匹配該阻抗之情況。為了 達成忒項目的，常見找出值R=z〇之終端電阻器R，其係麫 由Zo傳輸線路而連接至需要終結的項目。如此之優點有多 5種，该等優點全部皆為射頻技術及微波技術之熟諸技蓺人 士所知。此項實務之常見用語為「終結一傳輸線路」或具 有「終端傳輸線路」連結至此等。 也希望有一種方式可使用製造於基材上之經屏蔽的共 面型及準同軸型傳輸線路連結終端電阻至混成電路上的需 10要此種終端的項目。若干連結至各組成元件如電阻器之先 鲁 箣技術涉及使用通孔。但通孔會提高製造成本，製造過程 通常惱人，且是有害電感的來源。發明人需要有低成本、 方便且電性可接受之方式來終結於基材上製造之經過屏蔽 之共面及準同軸傳輸線路。 15 【發明内容】 發明概要 一種終端經屏蔽之共面傳輸線路係製造於一由陶瓷基 馨 材所承載之金製底面上。KQ介電材料帶形成於該底面上， 2〇 “、、後金製圖案化層形成於該帶上。圖案包括一中心導體長 ^，其概略取中於KQ帶上，以及該圖案包括二毗鄰底長 木，一長條各自夠寬而可延伸至尺卩帶側邊來接合底面。尺卩 W有一遠端，金製底長條裹住該端彼此會合，繼續前進而 接觸底面位於該帶遠端附近。適當終端係經由沉積下列形 成·沉積兩個2Ζ〇電阻器，各自由中心導體至毗鄰底長條成 7 200406905 直角；或一個z〇電阻器延伸超出中心導體末端，到達底長 條，該底長條裹住遠端。基材上之終端準同軸傳輸線路可 藉下述方式形成，首先製造前文說明之經屏蔽之共面傳輸 線路結構之一，然後以另一（較狹窄的）KQ介電材料帶覆蓋 5 全部升高部分，但終端導體除外，隨後被覆蓋金層。傳輸 線路之另一端係藉任一種適當技術耦合至混成電路之一元 件。 圖式簡單說明 第1圖為一經屏蔽之共面傳輸線路之遠端之頂透視切 10 除視圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以一對 R二2Z〇電阻器為終端，各電阻器係由該中心導體延伸至該傳 輸線路之不同接地側； 第2圖為一經屏蔽之共面傳輸線路之遠端之頂透視切 除視圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以單一R=Z〇 15 電阻器為終端，該電阻器係沿中心導體之方向延伸，且延 伸超出中心導體末端而到達該傳輸線路之一接地側； 第3圖為一準同軸傳輸線路之遠端之頂透視切除視圖 ，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以一對R=2Z〇電阻 器為終端，各電阻器係由該中心導體延伸至該傳輸線路之 20 不同接地側；以及 第4圖為一準同軸傳輸線路之遠端之頂透視切除視 圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以單一R=Z〇電 阻器為終端，該電阻器係沿中心導體之方向延伸，且延伸 超出中心導體末端而到達該傳輸線路之一接地側。 8 【實施冷式】 較佳實施例之詳細說明 卜現在簽照第1圖，顯示製造於基材2(基材例如為96%鋁 气旱0.040吋）上之經屏蔽之共面傳輸線路遠端之頂透視切 除視圖。經屏蔽之共面傳輸線路經製造而維持併入本案之 B1專利案之厚膜技術製造。特別注意底面3沉積於基 2頂上」（亦即於經屏蔽之共面傳輸線路之同側上），該 入士同&底面可視需要於各方向自由延伸。底面可為 王屬車乂仏為金製成，若底面之圖案需要，則可使用可钱刻 之厚膜金處理例如希拉司KQ_5〇〇。經屏蔽之共面傳輸線路 本身包括KQ介電材料製成之基材或基條*，該基條如傳輸 2路之預疋路彳！般胁（「婉蜒」_詞並非表示採用蛇行路 唯有於而要時才蛇行）。一旦基層4已經就位，適當金 屬層或金屬條5(較佳為金製成)沉積於基層4之全體表面上 。，金屬條或金屬層5電性連接底面3，且作為底面之延伸 二隨後士金屬條或金屬層5經圖案化而去除材料，該等材料不 子在時可產生中心導體條6以及陸地或概墊9及1〇。如此圖 ^化層5及中心導體細成具有特徵性阻抗&之共面傳輸 、‘路。因底面3係延伸於傳輸線下方，故該傳輸線為經屏蔽 之共面傳輸線路。位於傳輸線路下方之底面3部分稱作為「 底屏蔽」。 '' 、而电阻及8)各自具有兩倍z〇歐姆值，終端電祖哭 7及8隨後置純墊9及顺及巾心導祕_ (如圖所: 端電阻器可使用習知厚膜技術印刷，或可為實際分開之零 200406905 組件，例如表面黏貼晶片電阻器。終端電阻 線路部分稱作為遠端。推定傳輸線路之另一端進入有= 4置:且二某種習知方式連結(例如藉導線連結至積體電路晶 粒上的終端或襯墊）。 5第1圖所示終端技術於極高頻例如超過30 GHz仍有效 。部分原因在於其牽涉的幾何尺寸小。就波長而言也小。 ^ 員事實加上至接地路徑極為直接的事實，有助於緩和因 雜政反應引勒的問題(雜散波係儀器級終端問題，特別雜散

波儀大封袭體來臨時特別成問題，換言之設計用於7毫米連 10接器例純型及APC7之雜散波）。 毛十連 第1圖之共面傳輪線路之特徵阻抗Zo係以已知方式藉 料之介電常數及傳輸線路結構尺寸決定。如此第斶 面傳輪線路可製造成有特殊龍，除抗例㈣歐姆， Η ::::姆(若:所需)。須了解電阻器如各自具有&兩倍 可能為下述情況，無需或未要求任 疋或^之特徵性阻抗值，製造物件單純為經屏蔽之

^以供傳輸偏壓或控制信號至負健阻器（電阻器7與8 並♦組合）。 44 •«兄月之剛將簡短注意有關底面3。作為直實底面， 2〇 Z確實㈣金屬板時效果最佳，故圖中顯示底面為寬金屬 值2 ^此種底面之未位於傳輸線路T方部分無法對 ^'、泉路提供任何特殊優點，傳财賴單獨考慮。若有 二電路係位在傳輸線路—邊，需要瓣電流載於底面， Η月況變複雜；1 紐將此電鱗躲傳财路之屏蔽之外。 10 如此須了解位在傳輪岣 -足夠寬之底金屬婉蜒帶:：=方的整個底面部分，或 Η - 形成發明人稱作底屏蔽，該底 屏敝形成經=之共面傳輪線路之「經屏蔽」部分。- 現在芩照第2圖，第2圖為垆 之頂透視切除視圖u，該傳於=敝之共面傳輸線路遠端 且以單係製造於喊基材2上， 方向延伸，且延伸超出中‘導係沿中心導體條6之 地端⑽。第2圖之視圖而到達傳輸線之接 考編號皆相同，原因在於；=之一 對應之物項。第⑷圖之;㈣應或幾乎確切 造。#輸線路辑係使用相同技術製 塾12係^中2❺而電阻器13，來自中心導體條6之襯 墊係、々中心^條6採行之路徑之延伸方向。 見在“、、弟3圖，其為準同軸傳輪線路之遠端之頂 切除視圖…該傳輸線路係製造於陶究基材2上，且以 如騎端，各自由巾心料絲吨伸至傳 輸線路之不同接地端(9,1〇)。第3圖確切類 SI伽作為製造第結構之起點。考慮傳二 _ 70王相同’差異在於傳輸線路本身。如此第3圖之對應 第1圖之元件具有相同參考編號。故假設發明人以第H 結構為起點’朗製造幻圖所示結構之額外步驟。 額外步驟為：第二KQ介電材料帶15沉積於傳輸線路頂 上，但終端電阻器區則未沉積；以及金層16沉積於第二帶 15上，但沉積停止於位置18以避免太過接近中心導體條6。 結果所得料料電㈣7及8之傳财料絲技術乙節 zuu4Ub^U5 稱作準同軸傳輪線路。注意該線路完全經屏蔽，且係與 併入本案之，730 B1專利案所述不同（該專利案中，KQ基帶 鋪於底面上，中心逡辦 _ 成於基帶頂上，然後另一 KQ帶鋪 _ 方；刖边全部之上方，隨後-金屬層沉積於二KQ帶上方）。 ;、現在參照第4圖，第4圖為準同轴傳輸線路遠端之頂透 ' 視切除視®17’鱗輪*路係H造於紐IJLitA單-心電徂荔為終瑞，議電徂器係沿今心導鼇條6之方向延 伸，i延伸超出中心導體條末端，到連傳輪線路之接地端 U。第4圖類似第2圖，但具有第3圖之準同轴傳輪線路。如 _ 0同第1及3圖’第2及4®中之對應元件也具有相同參考編號。 【圖式簡單說明】 第1圖為一經屏蔽之共面傳輸線路之遠端之頂透視切 除視圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以一對 R 2Z〇黾阻為為終端，各電阻器係由該中心導體延伸至該傳 15輸線路之不同接地側； 第2圖為一經屏蔽之共面傳輸線路之遠端之頂透視切 除視圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以單一 R=Z() # 電阻器為終端，該電阻器係沿中心導體之方向延伸，且延 伸超出中心導體末端而到達該傳輸線路之一接地側； 2〇 第3圖為一準同軸傳輸線路之遠端之頂透視切除視圖 ，该傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以一對R=2Z〇電阻 器為終端，各電阻器係由該中心導體延伸至該傳輸線路之 不同接地側；以及 第4圖為一準同軸傳輸線路之遠端之頂透視切除視 12 200406905 圖，該傳輸線路係製造於一陶瓷基板上，且以單一R=z0電 阻器為終端，該電阻器係沿中心導體之方向延伸，且延伸 超出中心導體末端而到達該傳輸線路之一接地側。 【圖式之主要元件代表符號表】 1...視圖 12...襯墊，接地端 2...基材 13...電阻器 3...底面4...基層 14...視圖 5...金屬條 15...KQ介電材料帶 6...中心導體條 16...金層 7，8...電阻器 17...視圖 9，10...襯墊 11...視圖 18…位置 13

Claims (1)

1. 200406905 拾、申請專利範圍： 1. 一種終端傳輸線路，包含： 一基材，該基材具有一工作面； 一金屬底面，其係設置於該基材之工作面上； 5 一KQ介電材料基帶，其係設置於該底面上，該KQ 介電材料基帶有二側面、一端面及一頂面，除了於底面 之接觸區外，底面與KQ介電材料基帶之二側面及端面 間之接觸區形成^一周邊， 一金屬中心導體條，其係設置於該KQ介電材料基 10 帶頂面上； 一金屬側導體，其係設置於該KQ介電材料基帶之 二側面及該端面上，導體係於基帶頂面上延伸至距離金 屬中心導體條之一選定且通常為均勻距離以内，該導體 也沿周邊長度方向，延伸於金屬底面上且與金屬底面作 15 電接觸；以及 一電阻，其係電性連結至該中心導體條之一端，該 電阻係於中心導體條方向延伸超出該端，且連結至設置 於KQ介電材料基帶該端之金屬側導體該部分。 2. 如申請專利範圍第1項之傳輸線路，其中該傳輸線路具 20 有選定之特徵阻抗ZG，以及該電阻值R為R=Z〇。 3. 如申請專利範圍第1項之傳輸線路，其中該金屬底面、 金屬中心導體及金屬側導體為金製成。 4. 如申請專利範圍第1項之傳輸線路，進一步包含： 一KQ介電材料覆蓋帶，其係設置於該中心導體條 14 200406905 頂面上，且設置於中心導體條上及覆蓋中心導體條，但 留下電阻未經覆蓋，覆蓋帶有一頂面、二側面及一端面 ，二側面各自沿其長度方向係與金屬側導體之近端部實 體接觸；以及 5 一金屬蓋層，其係設置於該KQ介電材料覆蓋帶之 頂面及二側面上，沿覆蓋帶二側面之長度方向，與金屬 側導體作實體及電接觸。 5.如申請專利範圍第4項之傳輸線路，其中該金屬覆蓋層 為金製成。 10 6. —種終端傳輸線路，包含： 一基材，該基材具有一工作面； 一金屬底面，其係設置於該基材之工作面上； 一KQ介電材料基帶，其係設置於該底面上，該KQ 介電材料基帶有二側面、一端面及一頂面，除了於底面 15 之接觸區外，底面與KQ介電材料基帶之二側面及端面 間之接觸區形成一周邊； 一金屬中心導體條，其係設置於該KQ介電材料基 帶頂面上； 一金屬側導體，其係設置於該KQ介電材料基帶之 20 二側面及該端面上，導體係於基帶頂面上延伸至距離金 屬中心導體條之一選定且通常為均勻距離以内，該導體 也沿周邊長度方向，延伸於金屬底面上且與金屬底面作 電接觸； 一第一電阻，其係電性連結至該中心導體條之一端 15 200406905 ，與該中心導體條成直角延伸，且連結至設置於KQ介 電材料基帶一側之金屬側導體之相對部分；以及 一第二電阻，其係電性連結至該中心導體條末端， 第二電阻係於第一電阻方向之反向延伸，且係連結至設 5 置於KQ介電材料基帶之另一側之金屬側導體相對部分 上。 7.如申請專利範圍第6項之傳輸線路，其中該傳輸線路具 有選定之特徵阻抗Z〇,以及第一及第二電阻各自之電阻 值 R為 R=2Z〇。 10 8.如申請專利範圍第6項之傳輸線路，其中該金屬底面、 金屬中心導體及金屬側導體為金製成。 9. 如申請專利範圍第6項之傳輸線路，進一步包含： 一KQ介電材料覆蓋帶，其係設置於該中心導體條 頂面上，且設置於中心導體條上及覆蓋中心導體條，但 15 留下第一及第二電阻未經覆蓋，覆蓋帶有一頂面、二側 面及一端面，二側面各自沿其長度方向係與金屬側導體 之近端部實體接觸；以及 一金屬蓋層，其係設置於該KQ介電材料覆蓋帶之 頂面及二側面上，沿覆蓋帶二側面之長度方向，與金屬 20 側導體作實體及電接觸。 10. 如申請專利範圍第9項之傳輸線路，其中該金屬覆蓋層 為金製成。 16