微波集成电路学习资料2：微波平面传输线

氧化铍 2~10
1
6.6
硅
1
砷化镓
1
磷化铟
10~100
12
6
12.9
14
导热率 （W/cm
℃）
0.3
应Biblioteka Baidu与特点
厘米波段MIC 价格低，加工容易
厘米至毫米波段
0.4
毫米波MIC
0.01~0.05 用于小尺寸电路
毫米波MIC
0.01 毫米波MIC，但易
碎
2.5 导热好，用于功率
器件
1.5
MMIC
0.46
a low dielectric loss tangent (εr = 3, tan δ = 0.004 at 35 GHz) up to 110 GHz.
2.1 引言
对于金属材料的要求：
（1）高的导电率； （2）低的电阻温度系数； （3）对基片的附着性能好; （4）好的刻蚀性和可焊接性; （5）易于淀积和电镀。
4.0
6.6
好
工艺方法
蒸发 电镀/蒸发/淀积
电镀/蒸发 蒸发 蒸发
蒸发/电镀/溅射 溅射
常用的是二至四层结构，如铬-金（Cr-Au）、镍铬-金（Ni Cr-Au）、钛-铂-金 （Ti-Pt-Au）、钛-钯-金（Ti-Pd-Au）、钛-铜-金（Ti-Cu-Au）、铬- -铜-铬-金（CrCu-Cr-Au）等。
2.1 引言
材料 表面电阻率 趋肤深度 热膨胀系数 与介质
(f单位:Hz) 2GHz（μm） （10-8/℃） 附着力
银（Ag） 2.5
1.4
21
差
铜（Cu） 2.6
1.5
18
差
金（Au） 3.0
1.7
15
差
铝（Al）
3.3
1.9
26
差
铬（Cr） 4.7
2.7
9
好
钯（pd）
3.6
11
中
钽(Ta)
7.2
2.2.1 概要
2.1 引言
有机物柔性基板：LCP、polyimide film
➢ Considerably cheaper than the Teflon-like dielectrics.
➢ Mechanical stability is a few times higher than for a polyimide.
2.1 引言
材料名称 表面粗糙 10GHz时的 介电常
度（um） 损耗正切（10- 数
4）
FR4环氧玻
10~15
2.5~2.8
纤布基板
氧化铝99% 2~15
2~5
9~9.5
蓝宝石 0.5~1 高介陶瓷
1
9~9.5
1~2
20~80
聚四氟乙 烯纤维加
强板 石英
0.1~0.5
4~30 1
2.2~4.0 3.8
MMIC
0.68
MMIC
2.1 引言
性能： 超常的层间结合； 低吸水率； 增强的尺寸稳定性； 低Z轴膨胀； 频率使用范围稳定的介电常数； 增强的挠性强度。 应用：功率放大器；滤波器和连结器；无源元器件；天线。
2.1 引言
Rogers RT/duroid 5880高频层 压板使用在: 商用航空电话电路 微带线和带状线电路 毫米波应用 军用雷达系统 导弹制导系统 点对点数字无线电天线
➢ Its CTE of 16 ppm/◦C is close to that of a copper conductor, resulting in low warpag e after etch.
➢ High moisture and chemical resistance. • Nearly constant dielectric permittivity and
b、接近式曝光（Proximity Printing）
1970年后，间距大约为10～50μm，引入衍射效应， 分辨率 2～4μm。
c、投影式曝光（Projection Printing）
使用透镜聚集光实现曝光，提高了分辨率，掩模板的 制作更加容易，掩膜板上的缺陷影响减小。
• 70年代末～80年代初，扫描投影曝光， >1μm工艺；掩模 板比例1：1；
表面平整度高，误差 <0.3μm
成本高
无需高温烧结，不含 氧化物、附着性好
使用曝光显影，对准 性高
厚膜工艺
较低，<±10%
易受浆料影响
较差，误差 <3μm
成本低
易受基板材质影 响
易受丝网张力及 使用次数影响， 对准性较差
2.2 微带线
微带线目前是混合微波集成电路（HMIC）和单片微波集成电 路（MMIC）以及多芯片组件（MCM）使用最多的一种平面型 传输线。
• 80年代末～90年代，步进重复投影曝光， 0.35μm~0.25μ ，比例4：1
• 90年代末～至今，扫描步进投影曝光， ≤0.18μm工艺
2.1 引言
• 电子束刻蚀薄膜工艺
2.1 引言
➢ 薄膜与厚膜工艺产品之差异分析
精度 镀层材料 镀层表面
设备 镀层附着 性 电路对准
薄膜工艺
高，<±1%
材料稳定度高
2.1 引言
MIC主要工艺过程：
研磨抛光
基片处理
镀膜
金属层减薄
光刻腐蚀
甩胶 曝光 腐蚀
版图制作
图形放大 照相制版
接地/电镀
接地金属化 电镀防护
2.1 引言
• 光刻薄膜工艺
2.1 引言
曝光（Exposure）
a、接触式曝光（Contact Printing）
1970年前，设备简单,污染严重，寿命低，分辨率 0.5 μm。
相速和波长 特性阻抗 衰减常数 功率容量 设计原则
2.1 引言
微波平面传输线通常由介质基片、介质基片上的导带与金 属接地层组成，制备工艺包括厚膜工艺和薄膜工艺。
2.1 引言
对基片材料的要求:
（1）较高的介电常数，使电路小型化(针对微波频率)； （2）低损耗； （3）介电常数 稳定； （4）纯度高，性能一致性好； （5）表面光洁度高，金属附着力好； （6）击穿强度高, 导热性好(针对大功率)。
微带线结构及内部场结构
2.2 微带线
➢ 微带线的优缺点： 与波导、同轴线等立体电路相比的主要优点在于： （1）体积小、重量轻； （2）采用的半空间开放电路结构，便于与固体器件进行
连接； （3）电路的可靠性和性能得到改善，同时制造成本低。 但也存在以下问题有待解决： （1）传输线的损耗较大； （2）散热较差、介质基片在高电压下容易击穿问题。
第二章 微波平面传输线
目录
2.1 引言 2.2 微带线 2.3带状线 2.4悬置微带和倒置微带 2.5槽线和共面波导 2.6鳍线 2.7其他平面传输线
2.1 引言 ➢微波常用传输线
平行双线
同轴线
矩形波导
圆波导
微带线
鳍线导体
鳍线槽
2.1 引言
平面传输线
微带线
带状线
悬置微带和倒 置微带 槽线与共面波导