一种基于新型LTCC结构的超宽带巴伦的制作方法

本发明涉及微波信号传输器件，尤其涉及一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦。

背景技术

随着微波通信技术的不断更新换代，微波器件朝着微型化、宽频带的方向高速发展。巴伦作为平衡与非平衡转换器，广泛运用于微波系统，如天线、混频器、倍频器等，是微波系统中一种重要元件。从本质上来说，巴伦的功能是实现单端信号与差分信号之间的转换，巴伦为三端口无源器件，应满足两个输出端口的输出信号幅度相同，相位差180度，巴伦的主要性能指标包括插损、回损、工作带宽、差分性能等。但是现有的巴伦器件主要存在介质损耗较高、q值低下、封装密度低、抗冲击能力弱、温度适应范围窄、生产周期长、生产成本高等缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种介质损耗低、q值高、封装密度高、抗冲击能力强、温度适应范围宽、生产周期短、生产成本低的基于新型ltcc结构的超宽带巴伦。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦，其包括陶瓷玻璃基板，所述陶瓷玻璃基板上设有输入端口pin、输入连接引线lin、连接柱h、输出端口pout1、输出端口pout2、接地层gnd1、接地层gnd2、传输线w1、传输线w2、第一槽c1、第二槽c2、第三槽c3、第四槽c4和第五槽c5，所述接地层gnd1的左侧设有接地层gnd2，所述接地层gnd1右侧设有输入端口pin，所述接地层gnd1的前侧设有输出端口pout1，所述接地层gnd1的后侧设有输出端口pout2，所述接地层gnd1的上方设有传输线w1和传输线w2，所述接地层gnd1上蚀刻有第一槽c1、第二槽c2、第三槽c3、第四槽c4和第五槽c5；所述连接柱h和输入端口pin由左至右间隔设置；所述输出端口pout1、传输线w1、第四槽c4、连接柱h、第二槽c2、传输线w2和输出端口pout2由前至后依次间隔设置；所述传输线w1的一端连接输出端口pout1，所述传输线w1的另一端开路，所述传输线w2的一端连接输出端口pout2，所述传输线w2的另一端开路；所述第五槽c5位于传输线w1的下方，所述第一槽c1位于传输线w2的下方；所述第三槽c3位于连接柱h和输入端口pin之间，所述第二槽c2的一端连接第一槽c1，所述第二槽c2的另一端连接第三槽c3，所述第四槽c4的一端连接第五槽c5，所述第四槽c4的另一端连接第三槽c3；所述接线柱h的上端通过输入连接引线lin连接输入端口pin，所述接线柱h的下端连接接地层gnd1。

优选地，所述输入端口pin、输出端口pout1和输出端口pout2均为50欧姆特性阻抗的端口。

优选地，所述接地层gnd1连接所述接地层gnd2。

所述输入端口pin、所述输入连接引线lin、所述连接柱h、所述输出端口pout1、所述输出端口pout2、所述接地层gnd1、所述接地层gnd2、所述传输线w1、所述传输线w2、所述第一槽c1、所述第二槽c2、所述第三槽c3、所述第四槽c4和所述第五槽c5均采用ltcc低温共烧陶瓷工艺制作而成。

本发明公开的基于新型ltcc结构的超宽带巴伦中，所述传输线w1和传输线w2设于接地层gnd1的上方，第五槽c5位于传输线w1的下方，第一槽c1位于传输线w2的下方，进而实现了ltcc结构的3d封装，该ltcc结构的内层利用陶瓷玻璃基板代替传统的有机基板，这种陶瓷玻璃基板具有更强的抗冲击能力、更宽的温度适应范围和更高的导热性，尤其是具有与半导体材料能够匹配的热膨胀系数，能够有效减小裸芯片在安装时与基板的热应力，使得安装过程更加方便。此外陶瓷玻璃基板可以埋入无源电路元件，使ltcc结构的表面将有更多的区域可以用来安装有源器件和铺设大面积地，进而提高了ltcc结构的封装密度，有效减少了巴伦器件的体积、重量和焊点数量，使得器件的可靠性更高、引线更短，而且基板中可以埋入自制器件，用激光可调整的无源器件、介电常数可设计的基板带来更优的模块性能，加工时可采用非连续式的生产工艺，可以先对每一层布线和通孔进行检查，然后再整体烧结，有利于提高成品率，缩短生产周期和降低成本。相比现有技术而言，本发明采用了槽线与新型传输线过渡的结构，新型传输线类似于带状线形式，只有下层地，这种结构更易于实现超宽带特性。此外两个输出端口相位相差180°，可作为差分输出端口，工作时能量通过输入端口、输入连接引线、连接柱耦合到槽线部分，之后又耦合到新型传输线，本发明通过槽线和新型传输线的电磁耦合实现了能量的传输，这种过渡结构具有超宽带的特性，使得基于此ltcc结构的巴伦也同样具有超宽带的特性。

附图说明

图1为本发明超宽带巴伦的立体图。

图2为本发明超宽带巴伦的俯视图。

图3为本发明超宽带巴伦的相位特性曲线图。

图4为本发明超宽带巴伦的s参数曲线图一。

图5为本发明超宽带巴伦的s参数曲线图二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种基于新型ltcc结构的超宽带巴伦，结合图1和图2所示，其包括陶瓷玻璃基板1，所述陶瓷玻璃基板1上设有输入端口pin、输入连接引线lin、连接柱h、输出端口pout1、输出端口pout2、接地层gnd1、接地层gnd2、传输线w1、传输线w2、第一槽c1、第二槽c2、第三槽c3、第四槽c4和第五槽c5，所述接地层gnd1的左侧设有接地层gnd2，所述接地层gnd1右侧设有输入端口pin，所述接地层gnd1的前侧设有输出端口pout1，所述接地层gnd1的后侧设有输出端口pout2，所述接地层gnd1的上方设有传输线w1和传输线w2，所述接地层gnd1上蚀刻有第一槽c1、第二槽c2、第三槽c3、第四槽c4和第五槽c5；所述连接柱h和输入端口pin由左至右间隔设置；

所述输出端口pout1、传输线w1、第四槽c4、连接柱h、第二槽c2、传输线w2和输出端口pout2由前至后依次间隔设置；

所述传输线w1的一端连接输出端口pout1，所述传输线w1的另一端开路，所述传输线w2的一端连接输出端口pout2，所述传输线w2的另一端开路；

所述第五槽c5位于传输线w1的下方，所述第一槽c1位于传输线w2的下方；

所述第三槽c3位于连接柱h和输入端口pin之间，所述第二槽c2的一端连接第一槽c1，所述第二槽c2的另一端连接第三槽c3，所述第四槽c4的一端连接第五槽c5，所述第四槽c4的另一端连接第三槽c3；

所述接线柱h的上端通过输入连接引线lin连接输入端口pin，所述接线柱h的下端连接接地层gnd1。

上述基于新型ltcc结构的超宽带巴伦中，所述传输线w1和传输线w2设于接地层gnd1的上方，第五槽c5位于传输线w1的下方，第一槽c1位于传输线w2的下方，进而实现了ltcc结构的3d封装，该ltcc结构的内层利用陶瓷玻璃基板1代替传统的有机基板，这种陶瓷玻璃基板1具有更强的抗冲击能力、更宽的温度适应范围和更高的导热性，尤其是具有与半导体材料能够匹配的热膨胀系数，能够有效减小裸芯片在安装时与基板的热应力，使得安装过程更加方便。此外陶瓷玻璃基板1可以埋入无源电路元件，使ltcc结构的表面将有更多的区域可以用来安装有源器件和铺设大面积地，进而提高了ltcc结构的封装密度，有效减少了巴伦器件的体积、重量和焊点数量，使得器件的可靠性更高、引线更短，而且基板中可以埋入自制器件，用激光可调整的无源器件、介电常数可设计的基板带来更优的模块性能，加工时可采用非连续式的生产工艺，可以先对每一层布线和通孔进行检查，然后再整体烧结，有利于提高成品率，缩短生产周期和降低成本。相比现有技术而言，本发明采用了槽线与新型传输线过渡的结构，新型传输线类似于带状线形式，只有下层地，这种结构更易于实现超宽带特性。此外两个输出端口pout1和pout2相位相差180°，可作为差分输出端口，工作时，能量通过输入端口pin、输入连接引线lin、连接柱h耦合到槽线部分c1、c2、c3、c4、c5，之后又耦合到新型传输线w1、w2，本发明通过槽线和新型传输线的电磁耦合实现了能量的传输，这种过渡结构具有超宽带的特性，使得基于此ltcc结构的巴伦也同样具有超宽带的特性。

本实施例中，所述输入端口pin、输出端口pout1和输出端口pout2均为50欧姆特性阻抗的端口。

作为一种优选方式，所述接地层gnd1连接所述接地层gnd2。

本实施例中，所述输入端口pin、所述输入连接引线lin、所述连接柱h、所述输出端口pout1、所述输出端口pout2、所述接地层gnd1、所述接地层gnd2、所述传输线w1、所述传输线w2、所述第一槽c1、所述第二槽c2、所述第三槽c3、所述第四槽c4和所述第五槽c5均采用ltcc低温共烧陶瓷工艺制作而成。

本发明公开的超宽带巴伦，采用ltcc工艺技术实现三维立体集成，其优选尺寸为10mm×2.2mm×0.5mm，结合图3至图5所示，本发明经过hfss软件进行仿真测试得出，本发明超宽带巴伦的工作频率为6ghz～12ghz，本发明在6ghz-12ghz频带内回波损耗均优于15db，插入损耗小于1db，差分性能良好，相位相差180°(±1°)，幅度相差±0.5db。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。