包括形成无接触接口的至少一个过渡的封装结构转让专利
申请号 : CN201680089874.6
文献号 : CN109792102B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : A.U.扎曼 , J.杨 , U.南迪
申请人 : 深谷波股份公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种高频率封装结构（100；200；300；400；500；600；700；800），包括第一传输线路（2A；…；2H）和第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）之间的至少一个过渡，所述第一传输线路是平面传输线路，封装结构包括具有第一传导块区段（10A；10B；10C；10D，10D；10E；10F；
10G；10H）和第二传导块区段（20A；20B；20C；20D；20E；20F；20G；20H）的裂纹式砌块组件以及至少一个输入/输出端口，
其特征在于，
第一传输线路（2A；…；2H）布置在衬底上或者形成布置在衬底上的电路装置的一部分，设置在第一传导块区段（10A；…；10H）上并且包括或者连接到耦合区段（3A；…；3H），针对所述过渡或者每一个过渡，第一传导块区段（10A；…；10H）进一步包括具有第一传导块区段（10A；…；10H）的上表面中的腔体开口的腔体（4A；…；4H），第一传输线路（2A；…；2H）如此布置使得耦合区段（3A；…；3H）将在裂纹式砌块组件的组装状态中位于腔体（4A；…；4H）开口中，第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）在腔体（4A；…；4H）开口的相对侧上与第一传输线路（2A；…；2H）一致布置以用于提供第一和第二传输线路之间的过渡，第二传导块区段（20A；…；20H）布置成充当封装结构的组装状态中的盖子或覆盖物，第一传导块区段和第二传导块区段中的一个被提供高阻抗或AMC表面区（15A；…；15H），沿着或者面向所述过渡处的第一传输线路（2A；…；2H）和第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）布置，并且存在高阻抗或AMC表面区（15A；…；15H）与至少处于所述过渡区中的裂纹式砌块组件的组装状态中的其它传导块区段（10A；…；10H）的相对表面之间的窄隙，使得所述第一传输线路（2A；…；2H）和所述第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）之间的所述或者每一个过渡是无接触的，而没有第一传输线路（2A；…；2H）和第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）之间的任何电流接触。
2.根据权利要求1所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；600；700；800），其特征在于，
腔体（4A；…；4H）具有大约λg/4的深度。
3.根据权利要求1或2所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；600；700；800），其特征在于，
所述腔体（4A；…；4H）具有在其中提供它的传导块区段的平面中的开口，所述开口的尺寸超出一个或多个耦合区段（3A；…；3H）的尺度，并且耦合区段（3A；…；3H）从腔体开口的一个末端突出并且突入到腔体开口中，第二传输线路（11A；…；11F；2G'；11H）邻近腔体开口的相对末端定位，或者从相对末端进入腔体开口，使得存在第一传输线路（2A；…；2H）的耦合区段（3A；…；3H）与第二传输线路（11A；…；11E；2G'；11H）或者第二传输线路（2G'）的耦合区段（3G'）之间的稍许距离。
4.根据权利要求1或2所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；600；700；800），其特征在于，
腔体（4C；4D；4E；4F；4H）具有矩形、圆形、方形、椭圆形截面，其尺度具有λg/2的大小的量级。
5.根据权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；600；
700；800），其特征在于，
腔体（4A；4B；4G）具有多边形形状，其尺度具有λg/2的大小的量级。
6.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，第一和第二传导块区段（10,20；10A,20A1；…；10H,20H）适于是可安装/可解除安装的或者借助于互连装置可释放地可互连，并且因而可能组装/解除组装，对准装置提供用于辅助在组装时对准第一和第二传导块区段。
7.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，所述衬底包括介电衬底，并且所述衬底成形成包括开口或孔，所述开口或孔基本上具有与第一传导块区段中的腔体开口相同的平面尺度并且与之共同定位；或者衬底以任意方式成形，而同时在耦合区段之下延伸；或者介电衬底是完好的，而没有任何对应的开口或孔或成形，并且以与耦合区段相同的距离突入到腔体开口中。
8.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，高阻抗表面（15A；…；15H）或者AMC表面包括周期性或准周期性结构，所述周期性或准周期性结构包括具有多个引脚（16A；…；16H）的引脚结构、布置成形成引脚床、褶皱的金属的皱褶，间隙是比λg/4更小的或者更小得多的，并且间隙是气隙或者至少部分地填充介电材料的间隙。
9.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，周期性或准周期性结构（15A；…；15H）的引脚（16A；…；16H）、褶皱具有适于特定的所选频率带的尺度，从而阻挡所有其它模式。
10.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，所述耦合区段适于将EM场从所述第一传输线路/第一传输线路耦合到所述第二传输线路/第二传输线路。
11.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，所述腔体适于充当半波长谐振器。
12.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；800），其特征在于，
第一传输线路包括电路装置（1A；…；1F；1H）的微带线路，并且第二传输线路包括波导（11A；11B；11C；11D；11E；11F；11H），封装结构因而包括电路装置与波导之间的至少一个无接触过渡。
13.根据权利要求12所述的高频率封装结构（200；400；600），其特征在于，它包括具有两个过渡的背对背结构，每一个过渡处于波导区段（11B，11B）与电路装置之间。
14.根据权利要求12所述的高频率封装结构（100；200），其特征在于，所述或者每一个波导（11A；11B，11B）包括矩形波导、脊波导、圆形波导或者方形波导或者任何其它标准波导。
15.根据权利要求12所述的高频率封装结构（100；200），其特征在于，高阻抗表面（15A；15B）提供在第二传导块（20A；20B）区段上并且布置成使得在封装结构的组装状态中面向电路装置，并且所述一个或多个过渡提供在所述一个腔体（4A）或多个腔体（4B，4B）上方，第一传输线路（2A；2B）包括具有用于所述或每一个过渡的耦合区段（3A；
3B，3B）的微带线路。
16.根据权利要求15所述的高频率封装结构（100A；100B；100C；100D；100E；100F；100G；
100H），其特征在于，
阻抗匹配元件（5A；5B，5B）设置在第一传导块区段（10A；10B）上的所述或每一个波导区段（11A；11B，11B）邻近所述腔体（4A；4B，4B）的末端处。
17.根据权利要求12所述的高频率封装结构（300；400），其特征在于，所述或每一个波导包括提供在第一传导块区段（10C；10D）中的脊隙波导区段（11C；
11D，11D）。
18.根据权利要求17所述的高频率封装结构（300；400），其特征在于，所述或者每个脊隙波导（11C；11D，11D）包括连接到邻近相应腔体（4C；4D，4D）的脊（14C'；14D）的Chebyshev变换器或阻抗匹配过渡区段（14C'；14D'，14D'）。
19.根据权利要求17所述的高频率封装结构（300；400），其特征在于，高阻抗表面（15C；15D）提供在第一传导块区段（10C；10D）上并且布置成以便沿着其任一侧上的所述至少一个脊隙波导区段、所述一个或多个腔体延伸，并且至少部分地沿着所述或者每一个过渡区中的MMIC的侧面，所述或者每一个第一传输线路包括被提供或者连接到用于所述或者每一个过渡的耦合区段的MMIC上的微带线路，并且块连接区段或波导侧壁（21C，21C；21D，21D）提供在第一和/或第二传导块区段上以允许第一和第二传导块区段的组装，同时在高阻抗表面与相对块区段的表面之间留下间隙。
20.根据权利要求17所述的高频率封装结构（300；400），其特征在于，高阻抗表面（15C；15D）沿着所述或者每个脊隙波导区段（11C；11D，11D）的任一侧、所述一个或多个腔体（4C；4D，4D）并且在其之上提供于第二传导块区段上，并且在传播方向上至少部分地沿着所述或者每一个MMIC（1C，1D，1D）的相对外侧边缘，高阻抗表面（15C；15D）包括全高度引脚元件（16C；16D）或褶皱，或者第一和第二传导块区段每个被提供部分高度引脚元件，使得每一个块区段上的两个相对的引脚元件或褶皱一起形成全高度引脚元件或褶皱。
21.根据权利要求12所述的高频率封装结构（500；600），其特征在于，所述或者每一个波导包括提供在第一传导块区段（10E；10F）中的槽隙波导区段（11E；
11F，11F）。
22.根据权利要求21所述的高频率封装结构（500；600），其特征在于，阻抗匹配元件（5E；5F，5F）设置在第一传导块区段（10E；10F）的所述或每一个槽隙波导区段（11E；11F，11F）邻近所述或每一个腔体（4E；4F，4F）的末端处。
23.根据权利要求21或22所述的高频率封装结构（500；600），其特征在于，高阻抗表面（15E；15F）提供在第一传导块区段（10E；10F）上并且布置成以便沿着具有电路装置的衬底遍及由沿着所述至少一个槽隙波导区段（11E；11F，11F）的区在其任一长侧上形成的过渡区延伸，所述电路装置具有第一传输线路，所述第一传输线路包括具有至少一个耦合区段（3#；3F，3F）的微带线路（2E；2F），并且至少在两个基本上相对侧上围绕过渡区，块连接区段（21E，21E；21F，21F）提供在第一和/或第二传导块区段上以便允许第一和第二传导块区段的组装，同时确保高阻抗表面区和过渡区中的相对块区段之间的间隙的存在。
24.根据权利要求21或22所述的高频率封装结构，其特征在于，在其任一侧上沿着包括全高度引脚元件或褶皱的所述或者每一个槽隙波导，高阻抗表面提供在第二传导块区段上，或者第一和第二传导块区段每个被提供部分高度引脚元件，使得每一个块区段上的两个相对的引脚元件或褶皱一起形成全高度引脚元件或褶皱。
25.根据权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（700），其特征在于，第一传输线路包括提供在衬底上的电路装置的微带线路（2G），并且第二传输线路还包括提供在衬底上的电路装置的微带线路（2G'），封装结构因而包括提供在衬底或PCB上的两个电路装置之间的无接触过渡。
26.根据权利要求25所述的高频率封装结构（700），其特征在于，第一和第二微带线路（2G；2G'）每个被提供相应的耦合区段 。
27.根据权利要求25所述的高频率封装结构（700），其特征在于，高阻抗表面（15G）提供在第二传导块区段（20G）上并且布置成在封装结构的组装状态中面向位于腔体（4G）的开口的平面上方并且基本上处于其中的耦合区段（3G；3G'），以及具有电路装置的衬底的至少主要部分。
28.根据权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（800），其特征在于，所述至少一个过渡包括包括电子设备或待测试的芯片上天线、DUT（被测设备）（1H）的衬底上的电路装置与形成第二传输线路的波导（11H）之间的过渡，所述DUT（被测设备）（1H）包括第一平面传输线路（2H），并且它进一步包括用于连接到分析装置的波导接口或波导法兰。
29.根据权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（800），其特征在于，所述至少一个过渡包括包括芯片上天线（1H）的电路装置与形成第二传输线路的波导（11H）之间的过渡，所述芯片上天线（1H）包括第一平面传输线路（2H）。
30.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构，其特征在于，它包括用于连接到分析装置的波导接口或波导法兰。
31.根据前述权利要求1‑2中任一项所述的高频率封装结构（100；200；300；400；500；
600；700；800），其特征在于，它适于用于高RF频率信号。
32.根据权利要求1所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC（1A；…；
1H）。
33.根据权利要求1所述的高频率封装结构，其特征在于：高阻抗或AMC表面区包括周期性或准周期性结构。
34.根据权利要求6所述的高频率封装结构，其特征在于：所述互连装置是螺丝。
35.根据权利要求8所述的高频率封装结构，其特征在于：所述间隙大概为λg/10。
36.根据权利要求12所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
37.根据权利要求13所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
38.根据权利要求15所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
39.根据权利要求16所述的高频率封装结构，其特征在于：所述阻抗匹配元件是匹配膜片。
40.根据权利要求22所述的高频率封装结构，其特征在于：所述阻抗匹配元件是匹配膜片。
41.根据权利要求23所述的高频率封装结构，其特征在于：所述高阻抗表面（15E；15F）包括突出引脚元件（16E；16F）。
42.根据权利要求23所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
43.根据权利要求25所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
44.根据权利要求27所述的高频率封装结构，其特征在于：所述电路装置是MMIC。
45.根据权利要求28所述的高频率封装结构，其特征在于：所述分析装置是VNA（矢量网络分析仪）。
46.根据权利要求30所述的高频率封装结构，其特征在于：所述分析装置是VNA（矢量网络分析仪）。
47.一种用于提供到待测量或测试的电子设备的连接的互连装置，其特征在于，它包括根据权利要求1‑11中任一项所述的封装结构，包括无接触过渡并且适于用作无接触探针以用于将具有包括布置在衬底上的被测设备（1H）或芯片上天线的电路装置的耦合区段（3H）的第一传输线路耦合到波导（11H），所述波导包括用于连接到测量装备的波导法兰的波导接口。
48.根据权利要求47所述的互连装置的用途，用于执行电子设备的晶片上的测量。
49.根据权利要求48所述的互连装置的用途，其特征在于：所述电子设备是被测设备（DUT）或芯片上天线。
说明书 :
包括形成无接触接口的至少一个过渡的封装结构
技术领域
背景技术
出于许多不同的目的和应用而需要电路与波导或天线之间、电路之间以及波导之间的过渡
或互连。然而，若干个问题与这样的接口的提供相关联。具有良好的电性能、机械稳定性和
低成本的封装对于高频率应用是关键的。用于芯片对芯片互连的常规技术是引线接合和倒
装芯片封装。
须足够窄以防止波导模式向电路腔体中的泄露。泄露导致直接损耗以及电路腔体内的谐振
的出现。
响性能。另外，由于高频率下的接合引线可以导致阻抗失配，并且是感应的，所以带宽将受
限制。在形成腔体的金属外罩中封装电路。来自接合引线的辐射可以激发此腔体内的谐振。
为了抑制谐振，常见措施已经是通过使用金属壁而将腔体划分在较小的腔体中，并且在腔
体内放置有损耗的吸收体。通常具有三个或四个互连的MMIC的集成前端的总插入损耗可以
从3dB波动至高达8dB。此外，由于接合焊盘的位置中的误差、接合芯片或衬底的机械容差、
以及引线环形状和引线长度的有限控制，使用毫米波频率范围中的接合引线技术难以实现
可再现性。电路的接合焊盘接触区域在高频率下变得非常小，并且接合常常损坏高频焊盘，
因此影响产量。
长的接合引线和较宽的芯片对芯片间距，以及大的接合焊盘尺寸。已经进行若干尝试来解
决这些问题。T. P. Budka在IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques，
卷49，期4，页码715‑718，2001年4月中的“Wide‑bandwidth millimeter‑wave bond‑wire
interconnects”公开了一种新的类型的互连拓扑，其使用滤波器设计技术来创建80GHz五
级低通滤波器接合引线互连。此互连使固定长度的接合引线互连的带宽扩展，并且因此使
得能够使用明显更长的接合引线，只要每一个芯片具有RF接合焊盘上的类似滤波器的补偿
即可。
MTT‑S International, Sitges, 2011，页码57‑60中，关注的是最小化引线电感而不是使
用调谐结构。通过将连接到地的一对附加引线放置在接合附近来完成这个。这两种方案导
致插入损耗的降低。
关于例如MMIC之类的电路的安装和准确对准相关联的附加步骤。
要在λ/4以下。然而，在大多数情况下，不能使得MMIC足够小和薄，以防止或者减少表面波。
有时候在主板被加热和冷却时难以维持。
可能断裂。底部填充材料充当芯片与板在热膨胀系数方面的差异之间的中间物。不过，与倒
装芯片过渡有关的优点是相比于对应接合引线而言隆起过渡的较低衰减。此外，通常不需
要补偿电感，如通常用于接合引线应用的情况。由于涉及隆起的小寄生电流，倒装芯片过渡
同样固有地是宽带的。
于隆起高度的设计准则，5‑7%频率解谐可能由于倒装芯片组装而发生。消除寄生平行板模
式的一种方案是在载体上添加电阻层，如例如在C. Karnfelt、H. Zirath、J. P. Starski
和J. Rudnicki的“Flip chip assembly of a 40‑60 GHz GaAs microstrip amplifier”，
Microwave Conference, 2004, 34th European, Amsterdam, The Netherlands, 2004,
页码89‑92中所讨论，但是这将添加显著的额外损耗。而且，芯片与衬底之间的热膨胀系数
失配通常生成使倒装芯片结构断裂的热应力。在C. T. Wang等人于IEEE Microwa and
Wireless Components Letters, 卷24， 期1，页码11‑13，2014年1月中的“Investigation
of the Flip‑Chip Package With BCB Underfill for W‑Band Applications”中，示出了
具有低介电损耗的底部填充物的使用对于改进倒装芯片封装的机械强度和可靠性是必要
的。
遭受若干缺点。尽管改进这些技术的性能的尝试已经导致增加的可靠性和较低的插入损
耗，但是损耗仍然是令人不满意地高。
码16‑25，2014年1月中的“Gap Waveguide PMC Packaging for Improved Isolation of
Circuit Components in High‑Frequency Microwave Modules”中，公开了隙波导技术的
使用是用于mm波系统的有效封装技术，其展现了相比常规封装技术的较低插入损耗。利用
引脚金属盖或者钉床对电路进行封装，其作为宽频率带中的高阻抗表面或者AMC（人工磁
导）表面进行工作。以抑制由于衬底模式和腔体谐振所致的不想要的封装问题的这样的方
式，所得PEC‑PMC（完美电导体‑完美磁导体）平行板波导创建用于电磁波的截止。然而，接合
引线用于芯片对芯片互连。
装电子设备之前在晶片上测量电子设备。然而，这样的GSG‑探针与若干缺点相关联，因为许
多因素对测量具有影响。GSG‑探针易于定位误差，它们具有有限的寿命，并且它们会辐射。
特别是在高频率下，存在与用于测量的GSG‑探针的使用相关联的若干问题。难以确保针对
三个引脚中的每一个真实地建立充足的连接（两个引脚应当连接到地，并且一个例如到微
带），因为焊盘是小的，大约25μm，并且可能根本难以实际地确保存在连接。另外，可重复性
是欠佳的，因为除了区域化问题之外，可以存在针对每一个连接操作所施加的不同压力和
不同扭转。
之前，晶片上的测量对于评估电路性能是必要的，但是由于以上给出的原因，它们常常不是
非常令人信服的。理想地，当在晶片上表征时和在作为经切分/封装的芯片测量时，电路应
当示出相同行为，但是在实践中，还由于与晶片上的相邻结构的交互，以及测量探针几何结
构本身的影响，存在显著差异。
曲测量结果，如同样在F. J. Schmiickle、R. Doerner、G. N. Phung、W. Heinrich、D.
Williams和U. Arz于Microwave Conference（EuMC），2011 41st European，2011年，页码
297‑300中的“Radiation, multimode propagation, and substrate modes in W‑band
CPW calibrations”中讨论。利用现有技术的GSG探针，非常难以从测量中解除嵌入探针本
身和封装的影响。一种所提出的解决方案包括与DUT（被测设备）单片集成的平面隙缝天线
与VNA端口之间的准光学RF链路（C. Caglayan、G. C. Trichopoulos和K. Sertel的“Non‑
Contact Probes for On‑Wafer Characterization of Sub‑Millimeter‑Wave Devices
and Integrated Circuits”，Microwave Theory and Techniques，IEEE Transactions on
Microwave Theory and Techniques，卷62（11），页码2791‑2801，2014年）。这个无接触装置
非常笨重，探针装备的准光学子系统的对准是关键的，并且插入损耗是高的。
的结构引起所测量的天线模式上的强烈干扰。此外，作为由于探针尖端与微带线路之间的
过渡所致的非连续性的结果，探针将显著地辐射，影响信噪比、动态范围并且使信噪比、动
态范围降级。这例如在Ad C. F. Reniers等人的“The Influence of the Probe
Connection on mm‑Wave Antenna Measurements”，IEEE Transactions on antennas and
propagation，卷63，期9，2015年9月，页码3819‑3825中讨论。
发明内容
提及的问题中的一个或多个。
过所述高频率封装结构可以减少或者避免由于接合引线和电流接触的存在所致的损耗。
片上的电路装置（例如，MMIC）中的泄露的任何风险。
并且甚至更一般地，许多不同类型的电路，包括混合型电路、RF电路，在毫米、亚毫米波或者
微波频率下操作。
线之间的一个或多个过渡或互连，通过所述封装结构可以克服以上提及的问题中的一个或
多个。
述互连装置可以获得比利用迄今为止已知的装置更加准确的测量结果。最特别地，目标是
提供一种互连装置，允许待测设备的可靠且准确的晶片上测量。特别地，目标是提供一种互
连装置，所述互连装置是可靠、准确且鲁棒的，并且其提供良好的可重复性，并且进一步地
易于设立和使用。另外，特别的目标是提供一种改进的互连装置，所述互连装置与已知探针
相比对于定位误差较不敏感，具有长寿命，用户友好，并且在使用方面灵活。
测量可重复性。
接合引线，以及提供了无接触互连概念。
附图说明
对背结构，
具体实施方式
结构100包括波导裂纹式砌块组件，其中矩形波导11A通过例如固体金属或具有金属化表面
的第一传导块或板区段10A（此处为底部块）、第二传导（例如金属）块或板区段20A（此处为
顶部金属块）以及例如金属或金属化的纵向传导块连接区段或侧壁21A、21A形成，所述纵向
传导块连接区段或侧壁21A、21A在封装结构100的波导区段处连接到第二传导块区段20A或
者在此处与其为一体。
段10A、20A形成的波导裂纹式砌块组件中。末端处的微带线路2A提供有耦合区段3A以用于
将EM（电磁）场从微带线路2A耦合到过渡中的第二传输线路，此处为矩形波导11A。
15A提供在第二块区段20A上。
部分处。
布置使得耦合区段3A将位于腔体4A的开口中或上方，在所示出的实施例中，它基本上位于
在第一块区段10A的上表面的平面中腔体4A开口的中心处，所述第一块区段10A将在裂纹式
砌块组件的组装状态中面向提供有高阻抗表面15A的第二块区段20A的底部区段。然而，应
当清楚的是，耦合区段可以位于腔体开口中的任何地方。
5A，例如诸如电容性膜片之类的块，设置在邻近腔体4A的第一块区段10A中的波导区段11A
的末端处。这样的阻抗匹配元件对于发明概念的正常工作是不必要的，但是服务于增加操
作带宽的目的。
或多个，例如，被定义为在与波导11A的纵向延伸正交或者与过渡垂直的方向上腔体的尺度
的长度，应当具有λg/2的大小的量级。
这样的方式来激励腔体4A，并且从腔体4A输出的RF功率被递送给耦合区段3A。输出耦合区
段3A可以例如是波导或第二微带线路。
段或侧壁21A、21A的任何其它适当的连接元件（未示出），此处与第二传导块区段20A为一
体。块连接区段或侧壁21A、21A将然后停靠在第一块区段10A的上表面接触区段上并与其接
触，并且使得将存在高阻抗表面15A（即包括高阻抗表面15A的第二块区段20A的区段，例如
引脚16A的外部自由端或者类似物）与提供在第一块区段10A中的过渡、耦合区段3A、MMIC
1A和腔体4A之间的窄隙g，所述第一块区段10A充当半波长谐振器（参见上文）或者裂纹式砌
块组件的组装状态中的谐振腔体，以用于防止非期望波导模式的泄露。间隙此处为高阻抗
表面15A与MMIC 1A的上表面之间的间隙；尽管它还可以是高阻抗表面与过渡区中的第一块
区段10A的表面之间的间隙（参见图3），但是由于衬底的厚度一般小得多，例如以50μm的量
级，而间隙具有250μm的尺寸的量级，所以应当清楚的是，这些图只是出于说明性目的而给
出以用于指示间隙和衬底的厚度之间的适当关系。
括波导11A的第二传输线路之间的任何电流接触。
和第二传导块区段10A、20A不是可释放地可互连。对准装置可选地提供用于在组装时辅助
于对准第一和第二传导块区段10A、20A。
共同定位的腔体4A的开口相同的平面尺度，或者以任何其它适当的方式成形，只要它包括
位于耦合区段3A下方的突出部分即可。然而，一般地，更容易制造没有以任何特定方式成形
但是具有基本上规则形状的衬底。
中的过渡区的稍许距离（间隙g，其小于或者远小于λg/4）处，例如，在大概λg/10的距离处。周
期性或准周期性结构15A的引脚16A具有尺度并且布置成以便适于特定的所选频率带，并且
阻挡所有其它波导模式。
路径之外的所有其它方向上的两个表面之间的所有种类的波传播停止。周期性或准周期性
结构15A（还称为纹理）同样如上文所提及的那样来如此设计使得它使任何方向上的间隙g
内的波的传播停止，而允许波在预期的操作频率带中跨间隙通过。因而，周期性或准周期性
结构的例如引脚、柱杆、槽、脊等的形状和尺度以及布置被选择成以便防止波在除了预期方
向之外的任何其它方向上的传播。
Antennas and Wireless Propagation letters (AWPL)，卷8，页码84‑77，2009年以及这些
作者的若干后续出版物已知两个表面之间的非传播或非泄露特性，这两个表面中的一个提
供有周期性纹理（结构）。非传播特性出现在特定频率带内，被称为禁带。因此，周期性纹理
和间隙尺寸必须设计成给予覆盖操作频率带的禁带。还已知的是，这样的禁带可以由其它
类型的周期性结构提供，如在E. Rajo‑Iglesias、P.‑S. Kildal的“Numerical studies of
bandwidth of parallel plate cut‑off realized by bed of nails, corrugations
and mushroom‑type EBG for use in gap waveguides”，IET Microwaves, Antennas&
Propagation，卷5，期3，页码282‑289，2011年3月中描述。这些禁带特性还用于形成所谓的
间隙波导，如在Per‑Simon Kildal的“Waveguides and transmission lines in gaps
between parallel conducting surfaces”，专利申请号PCT/EP2009/057743，2009年6月22
日中描述。
面传输线路的第一块区段10A的表面，此处为MMIC 1A的微带线路2A（或者如将在下文进一
步讨论的另一纹理化表面）和过渡区，必须不分离得比所传输的信号的波长的四分之一多，
或者更确切地说必须分离得比四分之一波长更少。这在以上提及的出版物中透彻地描述，
诸如特别地在E. Rajo‑Iglesias、P.‑S. Kildal的“Numerical studies of bandwidth of
parallel plate cut‑off realized by bed of nails, corrugations and mushroom‑
type EBG for use in gap waveguides”，IET Microwaves, Antennas&Propagation，卷5，
期3，页码282‑289，2011年3月中。
地，可以将引脚焊接到第二块部分20A的表面上。更进一步地，高阻抗表面可以通过铣削来
提供，并且包括引脚、脊、皱褶或者形成周期性或准周期性结构的其它类似元件。引脚或者
类似物当然还可以具有除方形形状、矩形、圆形等的其它截面形状。而且，尺度可以当然不
限于出于示例性原因在下文指示的例示附图，而是可以同样如下文所讨论的那样变化。因
为高阻抗表面15A防止任何非期望波导模式向MMIC中的传播，所以防止了电路中的任何腔
体模式的存在。任何适当种类的引脚、皱褶或其它元件的宽度或截面尺度/高度由期望的信
号频率带来确定。频率带越高，尺度就越小，并且尺度范围随波长线性缩放；频率越高，波长
λ就越小，并且尺度就越小。对于频率带，λ是对应频率带的中心频率的波长。通常，λg与操作
带宽的中心的频率相关联。
行。
H，在特别有利的实施例中大约0.25λ。优选地，引脚周期小于λ/4，尽管它也可以更小和更
大。作为示例，引脚可以具有大约0.4mm的宽度，引脚之间的距离可以为大约0.3mm，并且周
期性可以为大约0.7mm。应当清楚的是，这些图仅仅出于说明性目的而给出，图可以更大以
及更小，并且尺度之间的关系也可以不同。
间，尽管这些图仅仅出于例示目的而给出并且绝不用于限制目的。
的E场的存在，并且在高RF频率下不是必须使用接合引线或倒装芯片，并且RF性能和产量明
显增强。
开口的位置。耦合区段3A基本上位于腔体4A开口的中心，并且微带线路3A设置在第二传输
线路11A的延伸方向上，此处包括矩形波导。在具有耦合区段3A的微带线路2A所设置于的侧
面相反处定位的腔体4A开口的侧面处，定位小的电容性膜片5A。其它特征已经参照图1讨
论。
在侧视图中不可见。MMIC 1微带线路的耦合区段3A位于腔体4A开口的中心处，并且膜片5A
位于波导11A的末端处，离MMIC 1A远的腔体4A开口的边缘处。包括多个引脚16A的高阻抗表
面15A位于腔体4A和MMIC 1A上方，使得间隙g形成在由引脚16A的外部末端形成的表面与
MMIC 1A的上表面之间，并且在腔体开口上方的波导侧处稍微更宽（还包括衬底的厚度）。间
隙具有大约0.25波长或更小的高度，如同样在上文所讨论的，在MMIC衬底1A的上表面与引
脚的下端之间看到。
不同周期性和尺度等的不同数目的突起，同样如上文所讨论，并且取决于感兴趣的频率带。
似于参照图1‑3所述的那些，除了结构包括双端口设备之外，并且类似特征具有相同的参考
数字，但是被编索引“B”，并且将因此没有详细地描述。MMIC或芯片1B集成在裂纹式砌块组
件中，并且设置在第一块区段10B上，并且在MMIC 1B的相反侧上提供到波导11B、11B的过
渡。耦合区段3B、3B连接到每一个MMIC微带线路2B以用于形成到波导区段11B、11B的过渡，
如同样在上文参照例如图1所描述。第一传导块区段10B包括两个腔体4B、4B，在两个腔体
4B、4B之上设置耦合区段3B、3B，如上文更加详细地描述，并且例如包括电容性膜片5B、5B的
阻抗匹配元件设置成邻近腔体5B、5B开口，如同样在上文所讨论。裂纹式砌块组件包括提供
有或者包含高阻抗表面15B以及类似于已经参照图1‑3针对一个过渡、单个端口实现所述事
物的两个过渡的第二传导块区段20B，所述高阻抗表面15B位于MMIC 1B上方。
示出），并且对于确保各块之间的准确对准可能有用的任何对准引脚同样没有示出，但是安
装或连接装置以及对准引脚或类似物应当优选地提供在块连接区段或波导侧壁21B、21B、
21B、21B处。
似的特征采用如图3中的相同的参考符号，但是被编索引“B”。可以看出，高阻抗表面15B面
向整个芯片或MMIC衬底1B和腔体，在它们之间留下气隙g，如上文所讨论。由于特征和功能
对应于图3中的结构的特征和功能（除了双端口结构），并且它还可以以对应的方式变化，所
以本文将不进一步讨论图6。
11、11A、11A，可以存在一个或多个任何其它标准波导（未示出）。
11C（具有在它们之间延伸的脊的矩形波导）之间的过渡，并且在第一传导块区段10B的区段
中平行于块连接区段或波导侧壁21C、21C。封装结构300包括波导裂纹式砌块组件，其中，脊
隙波导11C通过例如固态金属或具有金属化表面的第一传导块区段10C（此处为底部块）、第
二传导块区段20C（此处为顶部金属块）和例如金属或金属化的纵向传导、块连接区段或侧
壁21C、21C而形成，在封装结构300的波导区段处，所述块连接区段或侧壁21C、21C连接到第
一和第二传导块区段中的任一个或者与之为一体，此处与第一10C传导块区段10C为一体。
中的MMIC 1C。如在以上描述的实施例中，微带线路2C在末端处提供有耦合区段3C以用于将
EM（电磁）场从微带线路2C耦合到过渡中的第二传输线路，此处为脊隙波导11C。
15C提供在第一块区段10C上，包围腔体4C和脊隙波导11C的脊14C。
示出）可以包括适于引入到螺丝孔23C、13C中以用于第一和第二块区段10C、20C的互连的螺
丝或者类似物。对准引脚22C有利地用于确保块区段10C、20C关于彼此而准确地对准。
段3C位于腔体4C上方，如同样参照图1所讨论，并且将在组装状态中面向第二块区段20C的
底部区段。
形、圆形、卵形、方形、椭圆形截面，并且它可以有利地具有多边形形状，例如六边形，如同样
参照图1所讨论，其同样适于具有脊隙波导的实施例。
段20C包括耦合区段3C、MMIC 1C、腔体（在图7中不可见）以及第一块区段10C中的脊隙波导。
的第二传输线路之间以及过渡区中的第一和第二块区段之间的任何电流接触。
步描述，如图7‑10中，因为相同的考虑适用。
装置11C的波导脊14C的多个台阶（此处为三台阶Chebyshev变换器），例如，在邻近两个传导
块区段10C、20C的组装状态（未示出）中的封装结构300的外部末端的位置处以波导端口（未
示出）结束。为了提供无接触过渡，在连接到邻近腔体的脊隙波导末端的其它末端中的变换
器区段14C'（其在图7中不能看到），在与第一传输线路2C的耦合区段3C所位于的腔体的末
端相对的末端处，并且此处例如延伸到面向变换器区段14C'的末端的腔体的开口的基本上
半途位置。如同样在上文所引用，耦合区段可以位于腔体开口中的任何地方。
包括具有第一（此处为底部）块区段10D和第二块区段20D的裂纹式砌块组件，在所述第一块
区段10D上布置每个具有微带线路2D的两个MMIC 1D（在图8中仅示出一个）。第一和第二块
区段可以借助于互连或固设元件（未示出）可互连，例如适于引入到安装孔23D,…,23D中的
螺丝或类似物。对准引脚有利地用于确保块区段关于彼此准确地对准。互连或者固设元件
以及对准引脚已经参照图7透彻地描述，并且类似的考虑同样地适用于背对背封装结构
400。可以看到第一块区段10D的高阻抗表面15D的部分。
伸，并且平行于此处与第一传导块区段10D为一体的块连接区段或侧壁21D、21D。出于更加
详细的描述，参照在图7中引用单端口过渡装置描述的实施例，所述单端口过渡装置在其它
方面类似于参照图8‑10描述的双端口、背对背实现，并且类似的特征和元件采用相同的参
考符号但是被编索引“D”。
壁21D、21D而形成，纵向传导块连接区段或侧壁21D、21D此处借助于互连元件（未示出）连接
到第一传导块区段10D，所述互连元件（未示出）适于引入到第二块区段（参见图8）的安装孔
23D,…,23D以及第一块区段10D的对应安装孔13D,…,13D中。还示出了用于对准引脚的对
准孔12D。
的数个台阶（此处为三台阶Chebyshev变换器）。
块区段10D的上表面的平面中的相应腔体4D、4D的开口的基本上半途处。
（back‑shorts），并且充当半波长谐振器。
延伸的大概λg/2的长度L4，以及大约长度的一半或者长度的三分之一的宽度。然而，在替换
的实施例中，腔体可以具有其它的尺度和形状，只要深度基本上为λg/4即可。替换的截面形
状也是可能的，如上文所讨论。
的底部表面（在组装时面向第一块区段的表面）之间的稍许或窄间隙g。
11E之间的过渡，所述槽隙波导11E此处在第一传导块区段10E的金属壁21E、21E之间延伸并
且与之平行。槽隙波导11E通过例如固态金属或具有金属化表面的第一传导块区段10E（如
上文所讨论）、第二传导块区段20E（此处为顶部金属块，参见图14）以及纵向传导块连接区
段或侧壁21E、21E而形成，所述纵向传导块连接区段或侧壁21E、21E此处与第一传导块区段
10E为一体并且适于在组装时连接到第二块区段，例如借助于互连或固设元件（未示出），所
述互连或固设元件（未示出）可以包括适于引入到第一和第二块区段10E、20E中的螺丝孔
23E、13E中的螺丝或类似物。对准引脚22E有利地用于通过引入到对准引脚孔12E、12E中而
确保块区段关于彼此准确地对准。在替换的实现中，第一和第二块区段的块连接区段或侧
壁21E、21E在组装时焊接于一起，或者它们可以借助于磁性元件来互连，其同样适用于本发
明的其它实施例。
带线路在末端处提供有耦合区段3E以用于将EM（电磁）场从微带线路耦合到槽隙波导11E。
至少部分地MMIC 1D。
束，所述电容性膜片5E的功能已经参照图1更加透彻地描述。
开口上方，如同样参照图1所讨论。
或PCB与沟隙波导之间的一个或多个无接触过渡的实施例，并且例如尺度中的一个或多个，
例如，被定义为在与波导的纵向延伸正交或者垂直于过渡的方向上的腔体的尺度的长度，
优选地具有λg/2的大小的量级，而在所示出的实施例中，宽度例如可以是大约λg/4。
腔体4E，如参照之前的实施例更加透彻地讨论。引脚15E可以例如设置在沿槽隙波导11E、
MMIC 1E和腔体4E的相对短侧以及邻近于其的两行中。
之间，也没有过渡处的第一和第二块区段之间的任何电流接触。
出）。法兰匹配台阶18E可以提供用于与不同尺度的波导法兰匹配。
过渡的背对背过渡装置。与图11的元件类似的元件具有相同的参考数字，但是提供有索引
“F”并且将不在此处详细讨论，图11示出了包括槽隙波导与MMIC或PCB之间的一个过渡的封
装结构的单端口实现。封装结构600包括具有第一底部块区段10F和第二块区段20F（参见图
14）的裂纹式砌块组件，在第一底部块区段10F上布置具有微带线路2F的MMIC 1F，所述微带
线路2F具有两个耦合区段3F、3F（仅示出一个；参见图13），针对每个到槽隙波导区段11F、
11F的过渡一个。第一块区段10F的高阻抗表面15F通过引脚16F形成，所述引脚16F布置在邻
近MMIC 1F的在其任一侧上处于波导方向上的两行中，以及在任一侧上沿波导截面并且靠
近腔体4F、4F（其在此处为矩形，具有大约λg/2的长度）的短侧的两行中。关于腔体尺度，参
照其它实施例的以上描述。
4F的开口中的相应腔体4F的开口的末端相对的腔体4F。
倍或三倍的宽度。就腔体的尺度而言，参照之前实施例的描述。在裂纹式砌块组件的组装状
态中，参见图14，除了在块连接区段或侧壁21F、21F处之外，存在高阻抗表面15F与第二块区
段20F（参见图14）的底部表面之间的稍许或窄的间隙g，如同样在上文更加透彻地讨论。
件，如同样参照之前的实施例所述，并且因此将不在此处进一步讨论。在第一块区段10G上，
两个MMIC衬底或者PCB 1G、1G'设置在距彼此稍许距离处，例如，在100μm和300μm之间或者
更小或更大，所述距离不是关键的，并且每一个具有分别形成第一和第二传输线路的微带
线路2G、2G'。每一个微带线路提供有耦合区段或探针3G、3G'以用于将场从位于相应MMIC的
相应末端部分处的耦合区段耦合到其它的。耦合区段3G、3G'以它们之间的稍许距离而彼此
相对地定位并且面向彼此。耦合区段3G、3G'位于具有大约λg/4的深度的第一块区段10G中
的腔体4G上方，如参照其它实施例所提及，类似的元件被编索引“G”。腔体4G此处还可以具
有多边形形状，例如六边形，但是它还可以例如具有矩形、圆形、方形、椭圆形截面，尺度中
的一个或多个，例如被定义为在与传输线路2G、2G'的纵向延伸正交或者垂直于过渡的方向
上的腔体的尺度的长度，优选地具有λg/2的大小的量级。
或者与之成一体。代替于任何分离的连接或紧固元件，第一和第二块区段可以在组装时焊
接于一起。连接元件可以替换地包括永久磁体。第二块区段20G还包括高阻抗表面15G，如参
照图1以更加详细的方式描述。而且，如早前所述，在组装状态中，将存在突出元件16G的下
端部分（例如，MMIC上的引脚或者类似物与微带2G、2G'）之间的稍许间隙，远小于λg/4，例如
在一些实现中大约λg/10。
砌块组件包括在其上有电路装置的第一块区段10H，此处包括具有带耦合区段3H的微带线
路2H的芯片上天线1H。第一块区段10G包括具有大约λg/4的深度的腔体4H，如同样在上文讨
论，耦合区段3H位于所述腔体4H上方，并且在互连侧区段或壁21H、21H之间形成的波导区段
11H此处与第一块区段10H为一件式整体。优选地，电容性膜片5H或某种其它阻抗匹配元件
提供在与耦合区段3H相对的腔体4H开口的边缘处，如同样参照之前的实施例所讨论。如例
如参照在图1中图示的实施例所描述，充当盖子或覆盖物的第二块区段20H提供有高阻抗表
面15H。第一和/或第二波导块10H、20H可以包括标准法兰波导匹配台阶（未示出）。
（例如，VHA，矢量网络分析仪）的法兰、端口。波导11H然后将直接地激发DUT，此处为芯片上
天线1H。
不是通过直接电接触，这极其有利。包括封装结构800的测量装置的电属性是独特的，例如
因为来自探针的辐射被消除，并且提供极其灵活的机械解决方案以用于在mm波中并且在亚
mm波区中，以及甚至在微波区中的不同设备的测量。
如，其中一个或若干MMIC或混合型电路连接或者安装在不同尺寸、无源或有源的载体衬底、
MMIC、PCB上，并且它不限于任何特定频率，但是具有针对60‑70GHz以上的高频率的特别优
点，而且还对于低至大约25‑30GHz或甚至更低的频率是有用的，尽管它一般对于较高的频
率最为有利，其中最初所讨论的问题更为突出，并且对于较低的频率，需要较大的腔体。封
装结构还可以包括充当输入和/或输出端口的一个、两个、三个、四个或更多端口；若干输
入/输出和/或若干MMIC和/或波导。本发明覆盖不同类型的平面过渡，例如还包括共面传输
线路。