基片集成同轴波导互连阵列结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路板级/封装级/芯片级的高速数据传输互连技术领域，具体地，涉 及一种基片集成同轴波导互连阵列结构。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展与进步，对太比特数据传输速率的需求正变得愈发迫切。应对太 比特数据传输速率的需求，高速电互连技术成为系统得以实现的关键。传统互连采用微带 线/带状线/共面波导等结构，基于准TEM模式或者TEM模式实现信号的互连互通，适合速 率在吉比特以下的基带信号传输。但其开放式的物理结构在高频条件下显示出高损耗的缺 点，并且损耗随频率的上升而急剧增加，严重制约信号传输的距离和速率；当传输速率超过 吉比特时，还将引起严重的串扰、时延、畸变、码间干扰等信号完整性及电磁干扰问题。虽 然串行链路技术的引入可降低电互连线间的串扰，但同时也降低了信号的传输密度；均衡 和预加重技术虽然补偿了传统电互连在高频时的损耗，扩展了带宽，但仍无法避免电磁干 扰（EMI)问题，同时还增加了额外的电路开销，导致成本的大幅上升。总之，传统电互连技 术已经无法满足新一代数据传输的需求，迫切需要发展适合更高传输速率的新型电互连技 术。目前正在研究基于矩形波导的基片集成波导互连，该互连结构是由上下导体板和通孔 阵列构成的电子带隙结构，其信道呈现高通、宽频带特性，但是由于采用TElO模式，因此无 法直接传输基带信号，必须经过调制解调将基带信号搬移到矩形波导互连的传输带宽中， 增加了系统的复杂性，并且其信道带宽还受到调制解调器件带宽的限制。
[0003] 而单通道的基片集成同轴波导作为分立器件，其封闭式的电路结构具有信号损耗 小、信号时延低、串扰弱、抗电磁干扰能力强的优点，并且由于其采用TEM模式，因此适合传 输基带信号，但是单通道的基片集成同轴波导互连传输速率有限。
【发明内容】
[0004] 本发明针对传统互连线采用开放式的微带线/带状线/共面波导结构面临速率 低、损耗高、抗电磁干扰能力弱的问题，而单通道基片集成同轴波导互连传输速率有限，提 供了一种将同轴波导互连阵列集成到基片上的基片集成同轴波导互连阵列结构，该结构通 过外层金属层和金属化通孔、内层金属层、介质层分别构成基片集成同轴波导互连阵列的 外导体、内导体以及内外导体间的介质填充，实现了多通道并行传输的互连阵列。本发明提 出的基片集成同轴波导互连阵列结构，不仅具有信号损耗小、信号时延低、串扰弱、抗电磁 干扰能力强的优点，还可以并行传输多通道信号，从而进一步拓展了带宽、增大了数据传输 速率。
[0005] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006] -种基片集成同轴波导互连阵列结构，采用准封闭式结构，基片集成同轴波导互 连阵列结构的物理结构自上而下包括：至少一个单通道结构，所述单通道结构包括：第一 外导体层、第一介质层、内导体层、第二介质层、第二外导体层以及金属化通孔阵列；其中：
[0007] 所述内导体层设置于第一外导体层和第二外导体层之间；所述第一介质层设置于 第一外导体层和内导体层之间，所述第二介质层设置于内导体层和第二外导体层之间；
[0008] 所述单通道结构纵向贯穿设置有金属化通孔阵列。
[0009] 优选地，第一外导体层、第二外导体层以及金属化通孔阵列共同组成单通道结构 的外导体；多个单通道结构在水平和垂直两个方向形成阵列，共享外导体，组成本发明所述 的基片集成同轴波导互连阵列结构。
[0010] 优选地，垂直方向两个相邻单通道结构共用同一层外导体层，即，上一层单通道结 构的第二外导体层为下一层单通道结构的第一外导体层。
[0011] 优选地，所述金属化通孔阵列为两列，两列金属化通孔阵列沿物理结构的长度方 向等间距排列；水平方向相邻两个单通道结构共用同一列金属化通孔阵列。
[0012] 优选地，每一列金属化通孔阵列均包括若干个金属化通孔，相邻两个金属化通孔 之间等间距设置。
[0013] 优选地，每一个金属化通孔的通孔直径均为d，相邻两个金属化通孔之间的间距为 s，相邻两列金属化通孔阵列之间的宽度为a ;
[0014] 每一列金属化通孔阵列的金属化通孔个数取决于物理结构的长度。
[0015] 优选地，所述第一外导体层、内导体层和第二外导体层的厚度均为t ;第一介质层 和第二介质层的厚度均为h ;所述物理结构的长度为1。
[0016] 优选地，所述内导体层包括至少一个离散设置的金属单体，所述金属单体在物理 结构的宽度方向上位于相邻两列金属化通孔阵列之间。
[0017] 优选地，所述金属单体的宽度为b，且宽度b小于外导体层的宽度。
[0018] 优选地，所述第一外导体层和第二外导体层均采用金属层。
[0019] 优选地，所述基片集成同轴波导互连阵列结构采用TEM(横电磁模）模式传输信 号，且能够同时并行传输多通道信号。
[0020] 本发明提供的基片集成同轴波导互连阵列结构，包括共享的外导体、多个独立的 内导体，外导体与内导体之间设置有介质；以2行X2列基片集成同轴波导互连阵列结构 为例，所述基片集成同轴波导互连阵列结构的物理结构自上而下分为九层，第一层为金属 层Ll (第一层单通道结构的第一外导体层），第二层为介质层L2 (第一层单通道结构的第 一介质层），第三层为金属层L3(第一层单通道结构的内导体层），第四层为介质层L4(第 一层单通道结构的第二介质层），第五层为金属层L5(既作为第一层单通道结构的第二外 导体层，又作为第二层单通道结构的第一外导体层），第六层为介质层L6 (第二层单通道结 构的第一介质层），第七层为金属层L7(第二层单通道结构的内导体层），第八层为介质层 L8 (第二层单通道结构的第二介质层），第九层为金属层L9 (第二层单通道结构的第二外导 体层）。通过2行X 2列的基片集成同轴波导互连阵列结构，可以类推到η行Xm列的基片 集成同轴波导互连阵列结构，其中η为行数，m为列数，阵列共有η行Xm列个通道。本发 明提供的基片集成同轴波导互连阵列结构为准封闭式结构，采用TEM模式传输信号，信号 由多通道并行传输。其可以用作电路板级/封装级/芯片级的互连电路，与传统开放结构 的微带线/带状线/共面波导互连相比，本发明具有频带宽、时延串扰低、电磁兼容性能好 的优点，适合于吉比特以上的高速数据并行传输，并且在横向和纵向具有可扩展性。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0022] 1、本发明提供的基片集成同轴波导互连阵列为准封闭式结构，采用TEM模式传输 信号，与传统微带线/带状线/共面波导等开放式互连结构采用准TEM模式传输信号相比， 具有传输速率高、时延串扰低、抗电磁干扰能力强的优点；
[0023] 2、本发明与矩形基片集成波导采用TElO模式传输信号相比，基片集成同轴波导 互连阵列结构不需要调制解调器件，具有损耗小、速率高、系统简单、成本低的优点；
[0024] 3、本发明与单通道基片集成同轴波导相比，具有适于多通道并行高速传输的优 占.
[0025] 4、本发明提供的基片集成同轴波导互连阵列适合用于电路板级/封装级/芯片级 的高速数据传输。
【附图说明】
[0026] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0027] 图1为本发明所提供的基片集成同轴波导互连阵列结构的一个单通道结构示意 图。
[0028] 图2为2行Χ2列的基片集成同轴波导互连阵列的结构示意图。
[0029] 图3为η行Xm列的基片集成同轴波导互连阵列的结构示意图。
[0030] 图4为基片集成同轴波导互连阵列中一个通道的S21参数。
[0031] 图5为基片集成同轴波导互连阵列中一个通道的Sll参数。
[0032] 图中：
[0033] 1为金属层Ll ;
[0034] 2为介质层L2 ;
[0035] 3为金属层L3 ;
[0036] 4为介质层L4;
[0037] 5为金属层L5 ;
[0038] 6为介质层L6 ;
[0039] 7为金属层L7 ;
[0040] 8为介质层L8 ;
[0041] 9为金属层L9;
[0042] 10、11、12、13分别为内导体层的四个独立的金属单体，分别记为第一金属单体、第 二金属单体、第三金属单体、第四金属单体；
[0043] 14为共享的外导体层。
【具体实施方式】
[0044] 下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。
[0045] 实施例
[0046] 本实施例为了实现阵列同轴波导电路板级/封装级/芯片级的基片集成化，提供 了一种适用于电路板级、封装级及芯片级的基片集成同轴波导互连阵列结构。
[0047] 本实施例提供的基片集成同轴波导互连阵列结构，采用准封闭式结构，基片集成 同轴波导互连阵列结构的物理结构自上而下包括：至少一个单通道结构，所述单通道结构 包括：第一外导体层、第一介质层、内导体层、第二介质层、第二外导体层以及两列金属化通 孔阵列（金属化通孔阵列）；其中：
[0048] 所述内导体层设置于第一外导体层和第二外导体层之间；所述第一介质层设置于 第一外导体层和内导体层之间，所述第二介质层设置于内导体层和第二外导体层之间；
[0049] 所述单通道结构纵向贯穿设置有金属化通孔阵列。
[0050] 进一步地，第一外导体层、第二外导体层以及两列金属化通孔阵列共同组成单通 道结构的外导体。多个单通道结构在水平、垂直两方向形成阵列，共享外导体，组成本发明 所述的基片集成同轴波导互连阵列结构。
[0051] 进一步地，垂直方向相邻两个单通道结构共用同一层外导体层，即，上一层单通道 结构的第二外导体层为下一层单通道结构的第一外导体层。
[0052] 进一步地，所述金属化通孔阵列为两列，两列金属化通孔阵列沿物理结构的长度 方向等间