Breitbandige LGA-Übergänge von Leiterplatte zu LTCC für Frequenzen bis 67 GHz

Abstract:
Diese Veröffentlichung zeigt einen breitbandigen LGA-Übergang für Gleichstrom bis hin zu Frequenzen von 67 GHz. Dieser Übergang ist für den Aufbau von Multilayer System-in-Packages (SiP) und von Multi-Chip-Modulen (MCM) geeignet. Die feldtheoretische Simulation und die Optimierung des LGA-Übergangs wurden mit dem 3-D Feldsimulator HFSS(TM) der Firma Ansoft durchgeführt. Ziel der Optimierung war eine Reflexionsdämpfung von >18 dB und eine Transmissionsdämpfung von <1,3 dB über einen Frequenzbereich von 0,5 – 67 GHz. Das 6-lagige LTCC-Package mit den Abmessungen 5 mm x 5 mm wurde mit dem Material Du Pont 951 PT im Mixed-Metal-System (Gold, Silber und Silber-Palladium) hergestellt. Für einen Draht-bond HF-Chip mit den Maßen von 1 mm x 1 mm ist eine Aussparung (Cavity) in dem LTCC-Package vorgesehen. Als Leiterplattenmaterial diente Rogers RO4003C der Dicke 200 µm mit einer Metallisierungshöhe von 12 µm. Auf der Leiterplatte wurde eine Koplanarleitung mit Rückmetallisierung (CPWg) mit Antastport für 250 µm Messspitzen und der LGA-Übergang durch Ätzen strukturiert. Die Herstellung der zweiseitigen Leiterplatte mit Durchkontaktierungen erfolgte mittels Subtraktiv-Verfahren in Tenting-Technologie. Die HF-Packages sind durch Lötmontage (SMT) auf der Leiterplatte aufgebracht. Die horizontale und vertikale Durchführung der HF-Signale von den Bondpads des Chips zum Antastport für die Streuparametermessung wurde mit optimierten Leitungsstrukturen und -übergängen realisiert. Die Messung des LGA-Übergangs erfolgte mit dem Netzwerkanalysator HP 8510 C bis 67 GHz. Für den LGA-Übergang des ersten Demonstrators wurde eine Reflexionsdämpfung von >11,5 dB von 0,5 bis 67 GHz sowie eine Transmissionsdämpfung von 1,0 dB bei 60 GHz erreicht.