本發(fā)明屬于單片電路封裝技術及太赫茲器件技術領域，具體涉及一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構。

背景技術：

太赫茲覆蓋100ghz到10thz的廣大頻譜范圍，波長范圍為為3毫米～30微米，兼有微波和紅外線的一些特點。其頻譜范圍較微波更寬，信息容量增大，適用于高速大容量通信；太赫茲輻射信噪比高，適合用于高質(zhì)量成像；其輻射能小，能穿透陶瓷、布料、塑料、脂肪等材料，衰減小。太赫茲單片電路包括太赫茲放大器、倍頻器、混頻器、信號收發(fā)系統(tǒng)等，在通信、雷達、檢測、射電天文學和醫(yī)學方面具有重要的應用前景。

單片電路封裝技術是片上功能電路或者片上系統(tǒng)與各種模塊化設備對接的關鍵技術，而傳統(tǒng)的微波單片電路主要采用金絲或者金帶跳線進行封裝，然后連接微帶-波導過渡探針至波導腔體實現(xiàn)芯片-過渡結構-波導的信號轉(zhuǎn)換，這種跳線連接方式引入的不連續(xù)性較大，特別是在太赫茲頻段，金絲跳線形式的芯片封裝技術已經(jīng)不能保證良好的傳輸性能，主要表現(xiàn)在高損耗，高反射，并且由于太赫茲芯片尺寸極小，跳線形式的過渡結構無法保證良好的重復性和一致性。面對傳統(tǒng)封裝技術無法完成良好的信號過渡的問題，目前的解決方法十分有限，主要采用片上天線直接向波導結構輻射的方法完成片上信號-導波信號的轉(zhuǎn)換，然而這種方法完成的片上電路裝配前完全無法進行片上測試，這對模塊的成品率構成了巨大的威脅，并且片上天線對單片工藝有更高更復雜的要求，并不適用于所有工藝線。

過渡結構可以實現(xiàn)兩種電磁波傳輸結構的過渡連接及阻抗匹配。對過渡結構的性能要求是：低傳輸損耗和回波損耗，同時需要覆蓋一定的頻帶寬度、重復性和一致性高、便于加工制作。矩形波導與平面?zhèn)鬏斁€轉(zhuǎn)換有多種形式，常用的主要是波導-脊波導-微帶過渡、波導-微帶探針過渡和波導-探針-微帶過渡，這些傳統(tǒng)微波過渡結構難以和片上電路的探針測試結構(pad)直接互聯(lián)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種可以適用于太赫茲單片電路的、兼顧保留單片電路在片測試能力的、無需金絲跳線連接的太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構，包括下腔體、上腔體和共面波導電路，上腔體封蓋在下腔體上形成依次連通的矩形波導腔、共面波導電路屏蔽腔和單片電路屏蔽腔；單片電路屏蔽腔內(nèi)安裝有單片電路，共面波導電路安裝在共面波導電路屏蔽腔內(nèi)，共面波導電路與單片電路相連，電磁信號從矩形波導腔進入，經(jīng)過共面波導電路的處理后，從單片電路屏蔽腔輸出。

優(yōu)選地，所述共面波導電路包括一個探針、探針阻抗匹配支節(jié)、共面波導傳輸線和介質(zhì)基片；探針與共面波導傳輸線位于介質(zhì)基片的同一表面上，探針與共面波導傳輸線通過探針阻抗匹配支節(jié)相連；共面波導電路安裝有探針的一端位于共面波導電路屏蔽腔之內(nèi)，共面波導電路安裝有共面波導傳輸線的一端位于單片電路屏蔽腔之內(nèi)。

優(yōu)選地，所述共面波導傳輸線可以設置為多節(jié)漸變結構。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)基片為復合介質(zhì)基片。

優(yōu)選地，所述共面波導電路倒置固定于共面波導電路屏蔽腔內(nèi)。

優(yōu)選地，所述共面波導電路屏蔽腔分為上屏蔽腔和下屏蔽腔，下屏蔽腔的寬度窄于上屏蔽腔。

優(yōu)選地，所述單片電路上設有標準測試結構，共面波導電路與標準測試結構相連。

優(yōu)選地，所述矩形波導腔靠近探針端設有減高部分。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的單片電路封裝結構一致性優(yōu)于傳統(tǒng)結構，消除了傳統(tǒng)結構在太赫茲波頻段引入的巨大不連續(xù)性，有效降低在太赫茲頻段的損耗，提升封裝新能。

(2)本發(fā)明降低了工藝的復雜度和成本。

(3)本發(fā)明可以在封裝前檢測單片電路的性能，能有效降低復雜電路裝腔后出現(xiàn)性能故障的風險。

(4)本發(fā)明的電磁信號傳輸模式，受設計誤差和裝配誤差的影響小。

(5)本發(fā)明的結構形式簡潔、便于根據(jù)不同模塊要求進行設計制造。

附圖說明

圖1是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構總體結構圖；

圖2是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構不含上腔體的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構下腔體結構圖；

圖4是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構上腔體結構圖；

圖5是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構共面波導電路結構示意圖；

圖6是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構單片電路結構示意圖；

圖7是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構共面波導電路與單片電路連接示意圖；

圖8是本發(fā)明太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構圖7在a方向的剖視圖；

圖9是本發(fā)明圖8所示b方向上的局部放大示意圖；

附圖標記說明：1、下腔體；2、上腔體；3、共面波導電路；4、矩形波導腔；5、共面波導電路屏蔽腔；6、單片電路屏蔽腔；31、探針；32、探針阻抗匹配支節(jié)；33、共面波導傳輸線；34、介質(zhì)基片；51、下屏蔽腔；52、上屏蔽腔；61、單片電路；62、標準測試結構；63、左結構；64、中間結構；65、右結構。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明：

如圖1到圖4所示，本發(fā)明提供的一種太赫茲無跳線倒置共面波導單片電路封裝過渡結構，包括下腔體1、上腔體2和共面波導電路3，上腔體2封蓋在下腔體1上形成依次連通的矩形波導腔4、共面波導電路屏蔽腔5和單片電路屏蔽腔6，單片電路屏蔽腔6內(nèi)安裝有單片電路61，共面波導電路3倒置固定于共面波導電路屏蔽腔5內(nèi)，共面波導電路3與單片電路61相連；電磁信號從矩形波導腔4進入，經(jīng)過共面波導電路3的處理后，從單片電路屏蔽腔6輸出。

共面波導電路屏蔽腔5分為上屏蔽腔52和下屏蔽腔51，下屏蔽腔51的寬度窄于上屏蔽腔52。在裝配時，下腔體1的下屏蔽腔51略微縮窄的部分為共面波導電路3倒置安放狀態(tài)提供支撐，并為共面波導電路3提供接地。

在本實施例中，共面波導電路3通過導電膠倒置固定于位于下腔體1中的下屏蔽腔51之上，也可以通過導電膠固定于上腔體2中的上屏蔽腔52的底部。

如圖5到圖9所示，共面波導電路3包括一個探針31、探針阻抗匹配支節(jié)32、共面波導傳輸線33和介質(zhì)基片34；探針31與共面波導傳輸線33位于介質(zhì)基片34的同一表面上，探針31與共面波導傳輸線33通過探針阻抗匹配支節(jié)32相連；共面波導電路3安裝有探針31的一端位于共面波導電路屏蔽腔5之內(nèi)，共面波導電路3安裝有共面波導傳輸線33的一端位于單片電路61鍵合并與屏蔽腔6之內(nèi)。

如圖6所示，單片電路61上設有標準測試結構62，共面波導電路3倒置并利用導電膠(或者焊點)與標準測試結構62相連。

本實施例中標準測試結構62包括從左到右依次布置的左結構63、中間結構64和右結構65；共面波導傳輸線33的中心為信號線，兩邊為地線，共面波導傳輸線33與中間結構64相連，共面波導傳輸線33兩邊的地線分別與左結構63和右結構65相連。

在本實施例中單片電路61的結構為示意結構，并不包含特定單片電路功能電路，實際單片電路61的結構和端口數(shù)量視情況而不同，而其每個標準測試結構62的端口都可以采用本實施例中的封裝過渡結構進行封裝和過渡。

為了降低成本并節(jié)約加工時間，介質(zhì)基片34采用復合材料制成，在本實施例中，介質(zhì)基片34的制作材料為石英，也可以采用復合介質(zhì)基片或gaas基片等，若采用柔性基片，則探針31前端需要設有傳統(tǒng)矩形波導的屏蔽腔形成支撐。

共面波導3的一端有探針31，另一端與單片電路61封裝連接的結構使共面波導3的兩端阻抗差距比較大，共面波導電路3可以調(diào)整為多節(jié)漸變結構，用以優(yōu)化阻抗匹配共面波導傳輸線33。

矩形波導腔4靠近探針31端設有減高部分，即矩形波導腔4靠近探針31端部的寬度窄于另一端，電磁信號通過矩形波導腔4的寬端進入后，通過減高部分，形成一個更窄的波導，用以提高探針31的電磁信號轉(zhuǎn)換效率。

本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。