CN117832797A - 集成波导及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成波导及其制作方法，所述集成波导包括：第一基板层，其一面上形成有第一金属层；第二基板层，其一面上形成有第二金属层；金属围栏，至少有一段金属围栏设置在第一金属层与第二金属层之间，并且连通第一金属层与第二金属层，第一金属层、金属围栏及第二金属层构成波导腔。在本发明中，结合上下两层单面设置有金属层的基板层与中间位置的金属围栏，形成集成波导结构，相比于传统的基于单层基板的内部过孔刻蚀及金属化处理形成的集成波导结构，其工艺过程较为简单，易于加工，易于集成，制作效率高。

Description

集成波导及其制作方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种集成波导及其制作方法。

背景技术

通常情况下，波导结构采用空气填充的金属腔体，实现电磁波的传输。为了实现波导结构的集成化，出现了基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)，通过在双面金属化的基板中引入周期性金属化过孔阵列的方式，实现类似于金属矩形腔体波导的特性，这种方式需要在基板上加工大量的过孔，同时需要将过孔进行金属化处理。对应的工艺过程较为复杂，效率低，且集成密度受限。

因此，目前亟需一种简单高效的集成波导技术方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种简单高效的集成波导技术方案，以降低集成波导的工艺难度并提高其制作效率。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供的技术方案如下。

一种集成波导，包括：

第一基板层，与第二基板层相对设置，其上形成有第一金属层；

所述第二基板层，其上形成有第二金属层；

围栏，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述围栏包括至少一段金属围栏，所述金属围栏连通所述第一金属层与所述第二金属层，所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成用于电磁波传播的波导腔，所述波导腔中设置有金属传输线或者填充结构，所述第一金属层或者所述第二金属层的两端设置有输入信号线及输出信号线。

可选地，所述金属围栏包括多个金属结构单元，各个所述金属结构单元沿着所述输入信号线到所述输出信号线方向离散延伸设置。

可选地，所述围栏包括至少两段所述金属围栏。

可选地，所述围栏还包括非金属围栏，所述非金属围栏设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述非金属围栏沿着第二方向延伸设置，所述非金属围栏与所述金属围栏沿着第一方向相对设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

可选地，所述第一基板层的正面与所述第二基板层的正面相对设置，所述第一金属层设置在所述第一基板层的正面或者所述第一基板层的背面上，所述第二金属层设置在所述第二基板层的正面或者所述第二基板层的背面上。

可选地，所述第一金属层采用侧面包边的方式设置在所述第一基板层的背面上，所述第一基板层包括第一基板，所述第一金属层包覆所述第一基板的两个侧面后延伸到所述第一基板的正面；所述第二金属层采用侧面包边的方式设置在所述第二基板层的背面上，所述第二基板层包括一个第二基板或者两个及以上沿着第一方向间隔设置的第二基板，所述第二金属层包覆所述第二基板的两个侧面后延伸到所述第二基板的正面。

一种集成波导，包括至少三层基板层和多段围栏，所述围栏包括金属围栏，各层所述基板层沿着第三方向依次间隔设置，所述基板层包括一个基板或者两个及以上沿着第一方向间隔设置的基板，第一层所述基板层和最后一层所述基板层上分别设置有一层金属层，相邻两层所述基板层之间设置有至少一段所述金属围栏，中间层所述基板层上设置有金属层并通过侧面包边金属层及所述金属围栏实现上下连接，各层所述金属层、所述包边金属层及所述金属围栏构成用于电磁波传播的波导腔。

可选地，所述集成波导至少可用作滤波器、耦合器、功分器、巴伦及天线。

一种集成波导的制作方法，包括：

提供第一基板层和第二基板层，在所述第一基板层上形成第一金属层，在所述第二基板层上形成第二金属层；

在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏；

将所述第二基板层装配在所述第一基板层上，使得所述金属围栏与所述第二金属层连接，并利用所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成波导腔。

可选地，所述在所述第一基板层上形成第一金属层，在所述第二基板层上形成第二金属层的步骤包括：

在所述第一基板层上形成第一金属材料层，在所述第二基板层上形成第二金属材料层；

刻蚀所述第一金属材料层及所述第二金属材料层，在所述第一基板层上形成所述第一金属层，在所述第二基板层上形成所述第二金属层，并形成与所述第一金属层或者所述第二金属层连接的输入信号线及输出信号线。

可选地，所述在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏的步骤包括：

采用植球工艺、植柱工艺或者电镀工艺在所述第一金属层上形成多个间隔离散设置并沿着所述输入端口信号线到所述输出端口信号线方向延伸的金属结构单元。

可选地，所述将所述第二基板层装配在所述第一基板层上的步骤包括：

采用键合工艺、焊接工艺或者粘接工艺，将所述第一基板层装配在所述第二基板层上，使得各段所述金属围栏与所述第二金属层连接，且所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成所述波导腔。

种集成波导的制作方法，包括：

提供至少三层基板层，在第一个所述基板层上形成第一金属层，在第二个所述基板层上形成第二金属层，在其他所述基板层上形成金属层及侧面包边金属层；

在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏，在每个所述侧面包边金属层上形成至少一段金属围栏；

沿着第三方向从下到上，依次间隔装配第一个所述基板层、其他所述基板层及第二个所述基板层，使得所述第一金属层、所述侧面包边金属层及所述第二金属层通过所述金属围栏依次连接，并利用所述第一金属层、所述侧面包边金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成波导腔。

如上所述，本发明所提供的集成波导及其制作方法，至少具有以下有益效果：

结合上下两个单面设置有金属层的基板层与中间位置的金属围栏，形成集成波导结构，只需要将两个基板层的金属层面分别与中间的金属围栏连接，相比于传统的基于单层基板的内部过孔刻蚀及金属化处理形成的集成波导结构，其工艺过程较为简单，易于加工，易于集成，制作效率高。

附图说明

图1为现有技术中金属腔体波导的结构示意图。

图2为现有技术中基片集成波导的结构示意图。

图3为本发明一实施例中集成波导的结构***图。

图4为图3中集成波导的结构装配图。

图5为图4中集成波导的剖视图。

图6为图4中集成波导的部分结构视图。

图7-图29为本发明其它实施例中集成波导的结构示意图。

图30为本发明一实施例中集成波导的制作方法的步骤示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图30。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如前述在背景技术中所述，发明人研究发现：如图1所示，常规波导结构采用空气填充的金属腔体，实现电磁波的传输；随着半导体器件的高密度化和集成化，出现了基片集成波导，如图2所示，通过在双面金属化的基板中引入周期性金属化过孔阵列的方式，实现类似于金属矩形腔体波导的特性，这种方式需要在基板上加工大量的过孔，同时需要将过孔进行金属化处理，对应的工艺过程较为复杂，效率低，且集成密度受限。

基于此，本发明提供一种集成波导的技术方案：结合表面上设置有金属层且间隔层叠设置的至少两层基板与设置在相邻两层基板之间以连通相邻两个金属层的多段金属围栏，形成集成波导结构，只需要将各层基板上的金属层面分别与基板之外的金属围栏连接，以避免基于单层基板的内部过孔刻蚀及金属化处理，降低工艺难度。

首先，如图3-图6所示，本发明的一可选实施例中，提供一种集成波导，其包括：

第一基板层1，与第二基板层2相对设置，其一面上形成有第一金属层3；

第二基板层2，其一面上形成有第二金属层4；

围栏，设置在第一基板层1与第二基板层2之间，围栏包括至少一段金属围栏5，金属围栏5包括多个离散间隔设置的金属结构单元5a，金属围栏5连通第一金属层3与第二金属层4，第一金属层3、金属围栏5及第二金属层4构成用于电磁波传播的波导腔。

其中，第一基板层1和第二基板层2包括但不限于PCB板、陶瓷基板、多层液晶聚合物基板、硅基板、砷化镓基板、氮化铝基板、氮化镓基板等，金属结构单元5a至少包括金属球、金属丝和金属柱，而金属球包括但不限于锡铅焊料球、锡银焊料球、金球、铜球、带铜核的锡球、外表面易熔但内部不易熔化的球(例如外部为63/37铅锡、内部为90/10铅锡的球)等，金属柱可以为铜柱、高铅焊柱(90/10铅锡、80/20铅锡)等，相比于金属球，金属柱可以增加波导的高度。

详细地，如图3-图6所示，在本发明的一可选实施例中，第一基板层1或者第二基板层2上设置有输入信号线61和输出信号线62，输入信号线61及输出信号线62设置在第一金属层3或者第二金属层4的两端，金属围栏5沿着输入信号线61到输出信号线方向62延伸设置，形成约束电磁波传播的边界。

更详细地，如图3或者图6所示，沿着第二方向(即图中的Y轴正方向)，第一金属层3的一端设置有集成波导的输入信号线61，第一金属层3的另一端设置有集成波导的输出信号线62。需要说明的是，在本发明的其它可选实施例中，输入信号线61和输出信号线62也可以是设置在第二基板层2上的，沿着第二方向，第二金属层4的一端设置有集成波导的输入信号线61，第二金属层4的另一端设置有集成波导的输出信号线62；输入信号线61与信号输出线62还可以是，一个设置在第一金属层3的一端，另一个设置在第二金属层4的另一端，在此不再赘述。输入信号线61与信号输出线62可以是微带线或者带状线等结构，在此不做限定。通过输入信号线61及输出信号线62，该集成波导可实现与外部电路的互连。

可以理解的是，在除了上述沿着第二方向相对设置的方式之外，输入信号线61和输出信号线62也可以是同端设置的，即输入信号线61和输出信号线62均设置第一金属层3的一端或者第二金属层4的一端。

详细地，如图3-图6所示，本发明的一可选实施例中，集成波导包括两段金属围栏5，两段金属围栏5均设置在第一金属层3与第二金属层4之间，一段金属围栏5沿着第一金属层3的第一边设置，另一段金属围栏5沿着第一金属层3的第二边设置，第一边与第二边沿着第一方向(即图中的X轴正方向)相对设置，也就是说，两段金属围栏5沿着第一方向相对设置。

详细地，如图3-图6所示，金属围栏5包括多个离散间隔设置的金属结构单元5a，各个金属结构单元5a沿着输入信号线61到输出信号线62方向(如第二方向)离散延伸设置，各个金属结构单元5a按照预设间距等间距周期性地设置，预设间距可以为100μm～700μm，可根据要传导的电磁波的频段或者波长选择合适的金属结构单元5a的尺寸以及间距。

可以理解的是，每段金属围栏5中各个金属结构单元5a也可以是不等间距地间隔设置，在金属围栏5中，相邻两个金属结构单元5a之间的间距为2R～20R，R为金属结构单元5a沿单一方向的最大尺寸，在此不作限定。

更详细地，如图3-图6所示，两层基板层分别进行了单面金属化，第一基板层1的一面上形成有第一金属层3，第二基板层2的一面上形成有第二金属层4，在第一基板层1的第一金属层3上设置由周期性的金属结构单元5a形成的两段金属围栏5，然后将上层(即图中Z轴方向远离原点的一层)第二基板层2的第二金属层4与下层(即图中Z轴方向靠近原点的一层)第一基板层1上的金属围栏组装连接，形成沿着第三方向((即图中Z轴正方向))依次堆叠设置的第一基板层1、第一金属层3、金属围栏5、第二金属层4及第二基板层2，得到完整的集成波导结构。

其中，第一金属层3、金属围栏4及第二金属层4构成用于电磁波传播的波导腔，当电磁波的工作波长远大于相邻金属结构单元5a之间的预设间距时，金属围栏5表现出近似电壁的特性，从而形成近似金属腔体波导的结构性能，电磁波的能量约束在上层的第二基板层2的下表面(即第二金属层4)、下层的第一基板层1的上表面(即第一金属层3)以及左右的金属围栏5之间进行传播。该集成波导能简单高效地实现电磁波的传输，进而可广泛应用在传输线、滤波器、耦合器、功分器、移相器、巴伦、天线等多种器件的设计领域中。

需要说明的是，在如图3-图6所示的实施例中，该集成波导刚好包括两段沿着第一方向相对设置的金属围栏5；可以理解的是，在本发明的其它可选实施例中，集成波导可以包括一段、三段、四段或者更多数目的金属围栏5，金属围栏5可以沿着第二方向延伸设置在第一金属层3的边缘位置，金属围栏5还可以沿着第二方向延伸设置在第一金属层3的中间位置，同时，金属围栏5的延伸形状可根据实际需求选择设计。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图7所示，集成波导仅包括一段金属围栏5，第一基板层1在XZ平面上的投影为L型，即第一基板层1的一侧设置有突出部，金属围栏5靠近第一金属层3的边缘设置(图7的左侧)，金属围栏5沿着第一方向与突出部相对设置，左侧的金属围栏5连通第一金属层3与第二金属层4并起支撑作用，右侧的突出部对第二基板层2起结构支撑作用。第一金属层3、金属围栏5及第二金属层4构成用于电磁波传播的波导腔，但是，不同于图3-图6所示的实施例中的全模集成波导，本实施例中的波导结构为半模集成波导，电磁波传播方向为第二方向。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图8-11所示，集成波导仅包括一段金属围栏5，第一基板层1及第二基板层2均为平板型，集成波导还包括一段非金属围栏7，金属围栏5靠近第一金属层3的边缘设置(图8的左侧)，非金属围栏7设置在第一基板层1与第二基板层2之间并靠近第一金属层3的边缘设置(图8的右侧)，非金属围栏7沿着输入信号线61到输出信号线62方向(即第二方向)延伸设置，非金属围栏7沿着第一方向与金属围栏5相对设置。其中，左侧的金属围栏5连通第一金属层3与第二金属层4并起支撑作用，右侧的非金属围栏7起结构支撑作用及波导调制作用(调节其介电常数)。如图8-图11所示的波导结构仍为半模集成波导。

其中，金属围栏5与非金属围栏7的位置可以互换，非金属围栏7由导电性能不好的绝缘体构成，其主要起结构支撑作用，非金属围栏7是由绝缘材料淀积形成的条状的连续的围栏。可以理解的是，在本发明的其他可选实施例中，非金属围栏7也可以是由多个分立的绝缘结构单元7a断续组成的围栏，如图12所示，在此不再赘述。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图13所示，同图3-图6所示的实施例一样，集成波导也包括两段金属围栏5，一段金属围栏5靠近第一金属层3的上边缘设置，另一段金属围栏5靠近第一金属层3的下边缘设置，但是，不同于图3-图6所示的实施例中的金属围栏5沿着第二方向呈直线延伸设置，本实施例中的金属围栏5沿着第二方向呈弯曲的折线段延伸。

可以理解的是，出于不同集成波导的不同设计功能需求，在本发明的其它可选实施例中，金属围栏5也可以是其它更复杂的曲线形、圆弧形、波浪形或者锯齿形等形状延伸形状，如S型、W型及M型等，在此不作限定。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图14所示，同图11所示的实施例一样，集成波导也包括两段金属围栏5，一段金属围栏5靠近第一金属层3的上边缘设置，另一段金属围栏5靠近第一金属层3的下边缘设置，但是，本实施例中的金属围栏5沿着第二方向的延伸分布形状与图11所示的实施例中的延伸分布形状不一样。同时，输入信号线61的形状及输出信号线62的形状发生变化，由梯形变为矩形，且输入信号线61及输出信号线62深入接触第一金属层3。如此，得到基于集成波导结构的滤波器，该滤波器包括金属围栏5与第一基板层1及其上的第一金属层3、第二基板层2及其上的第二金属层4形成的谐振腔、输入信号线61及输出信号线62。

可以理解的是，出于不同集成波导的不同设计功能需求，在本发明的其它可选实施例中，输入信号线61及输出信号线62的形状可以是其它形状，在此不再赘述。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图15所示，集成波导包括三段金属围栏5，沿着第二方向，第一段金属围栏5从第一金属层3的中间位置逐渐靠近第一金属层3的上边缘设置，第二段金属围栏5靠近第一金属层3的中间位置设置并收尾闭合，第三段金属围栏5从第一金属层3的中间位置逐渐靠近第一金属层3的下边缘设置，与一段输入信号线61及两段输出信号线62相对应，对应形成一个输入两个输出的集成波导，该集成波导结构可以作为一个功分器或者耦合器，在此不做限定。需要说明的是，出于不同集成波导的不同设计功能需求，在本发明的其它可选实施例中，输入信号线61及输出信号线62的个数组合还可以是其它数字组合，对应的金属围栏5的段数不局限于两段或者三段，可以是更多段数，在此不再赘述。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图16所示，在如图13所示的实施例的基础上，改变第一金属层3的形状，第一金属层3上有两个矩形的镂空区域。需要说明的是，出于不同集成波导的不同设计功能需求，在本发明的其它可选实施例中，第一金属层3上的镂空区域的个数还可以是其他数目，第一金属层3上的镂空区域的形状还可以是其它形状，在此不再赘述。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图17所示，集成波导包括还包括填充结构8，填充结构8设置在波导腔中，填充结构8可以是金属材质或者非金属材质。如图17所示，第一基板层1与第二基板层2之间通过金属结构单元5a形成的金属围栏5互连，整体形成约束电磁波传播的波导腔，并通过在波导腔中间填充的非金属材料的填充结构8，可以改变波导结构的传输特性。其中，非金属材质的填充结构8可以同时与第一金属层3和第二金属层4接触，或者仅接触第一金属层3和第二金属层4中的一层。

需要强调的是，在上述多个实施例中，第一基板层1的正面与第二基板层2的正面相对设置，第一金属层3设置在第一基板层1靠近第二基板层2的一面(即第一基板层1的正面)上，第二金属层4设置在第二基板层2靠近第一基板层1的一面(即第二基板层2的正面)上，即第一金属层3与第二金属层4相对靠近设置，对应形成的波导腔高度相对较小。

基于此，在本发明的一可选实施例中，如图18所示，为了增加波导腔体的高度，改变其对电磁波的传输特性，在如图3-图6所示的基础上，采用侧面包边的方式，将第一金属层3与第二金属层4相对远离地设置。

详细地，如图18所示，第一金属层3采用侧面包边的方式设置在第一基板层1远离第二基板层2的一面(即第一基板层1的背面)上，第一金属层3包覆第一基板层1的侧面后延伸到第一基板层1的正面；同理，第二金属层4采用侧面包边的方式设置在第二基板层2远离第一基板层1的一面(即第二基板层2的背面)上，第二金属层4包覆第二基板层2的侧面后延伸到第二基板层2的正面。两段金属围栏5设置在第一基板层1与第二基板层2之间，且金属围栏5连通第一金属层3与第二金属层4。相较于图3-图6所示的波导结构，图18所示的波导结构可以通过选择不同介质材料的第一基板层1以及第二基板层2，改变集成波导的传输特性。

可以理解的是，在本发明的其他可选实施例中，可以只对第一金属层3与第二金属层4中的一个进行侧面包边设置。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图19所示，仅对第一金属层3进行侧面包边设置，而第二金属层4仍是单面覆盖设置。详细地，如图19所示，第一金属层3采用侧面包边的方式设置在第一基板层1远离第二基板层2的一面(即第一基板层1的背面)上，第一金属层3包覆第一基板层1的两个侧面后延伸到第一基板层1的正面，而第二金属层4设置在第二基板层2靠近第一基板层1的一面(即第二基板层2的正面)上。

在侧面包边工艺的基础上，集成波导的波导腔被扩展，为了改变集成波导的传输特性，波导腔中除了能设置填充结构8之外，还能设置金属传输线。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图20所示，第一金属层3采用侧面包边的方式设置在第一基板层1远离第二基板层2的一面(即第一基板层1的背面)上，第一金属层3包覆第一基板层1的两个侧面后延伸到第一基板层1的正面，而第二金属层4设置在第二基板层2靠近第一基板层1的一面(即第二基板层2的正面)上，第一基板层1靠近第二基板层2的一面(即第一基板层1的正面)上还设置有金属传输线9。第一金属层3、第二金属层4、金属传输线9、第一基板层1以及空气介质形成带状线传输波导结构。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图21所示，在图20所示的金属传输线9的基础上，在第二金属层4与金属传输线9之间增设两段额外的金属围栏5。其中，第一基板层1、第一金属层3、第二金属层4、金属围栏5、金属传输线9形成脊波导传输结构，通过调整金属围栏5的高度、第一基板层1的材料及厚度，可以改变波导结构的传输特性。(此实施例是形成了一个脊波导，这是一个单面脊波导，与后面图26所示的双面脊波导类似)

在本发明的一可选实施例中，如图22所示，第一基板层1上设置有第一金属层3，第一基板层1上同时设置有两个第二基板，即第二基板层2包括两个沿着第一方向间隔设置的第二基板，每个第二基板上形成有侧面包边设置的第二金属层4，第一基板层1与每个第二基板之间设置有两段金属围栏5，形成两个波导腔，通过第一金属层3的金属线，可以实现波导腔的横向传输，实现多种无源器件设计。

可以理解的是，第二基板层2可以包括一个第二基板或者两个沿着第一方向间隔设置的第二基板，第二基板层2还可以包括两个以上沿着第一方向间隔设置的第二基板，第一基板层1也可以横向扩展，包括多个沿着第一方向间隔设置的第一基板。可根据实际情况灵活选择设计，在此不作限定。

此外，本发明还可以基于两层基板结构进行垂直方向(即第三方向)的扩展，形成三层基板结构或者三层以上基板结构的集成波导。

详细地，在本发明的一可选实施例中，如图23所示，集成波导包括第一基板层1、第二基板层2及第三基板层10共三层基板层和四段金属围栏5，第一基板层1、第三基板层10及第二基板层2沿着第三方向依次间隔设置，第一基板层1上设置有第一金属层3，第二基板层2上设置有第二金属层4，第三基板层10上设置有两个沿着第一方向相对设置的包边金属层11，包边金属层包覆第三基板层10的侧面并延伸到第三基板10层的正面和背面，相邻两层基板层之间设置有两段金属围栏5，第一基板层1与第三基板层10之间的金属围栏5连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层11与第一金属层3，第三基板层10与第二基板层2之间的金属围栏5连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层11与第二金属层4，第一金属层3、第二金属层4、两个包边金属层11及四段金属围栏5构成用于电磁波传播的波导腔。

同样地，第一金属层3及第二金属层4也能进行侧面包边设置，在本发明的一可选实施例中，如图24所示，相对于图23所示的实施例，第一金属层3采用侧面包边的方式设置在第一基板层1的背面上，且第一金属层3包覆第一基板层1的两个侧面后延伸到第一基板层1的正面，而第二金属层4则是单面覆盖第二基板层2。

同样地，波导腔中也能设置金属传输线，在本发明的一可选实施例中，如图25所示，集成波导还包括金属传输线9，第一基板层1、第二基板层2、第三基板层10、第一金属层3、第二金属层3、包边金属层11及金属传输线9形成悬置微带线结构，通过调整金属围栏5的高度、第一基板层1的材料，可以改变集成波导的传输特性。

同样地，本发明还能基于金属传输线9形成脊波导结构，在本发明的一可选实施例中，如图26所示，相对于图23所示的实施例，第三基板层10沿着第三方向相对设置的两面上分别设有金属传输线9，第一金属层3与下面的金属传输线9之间设置有两段金属围栏5，第二金属层4与上面的金属传输线9之间设置有两段金属围栏5。如此，第一金属层3、第二金属层4、包边金属层11、金属围栏5以及金属传输线9形成双面脊波导结构。(此为双面脊波导，与图21的单面脊波导类似)

同时，还能基于横向扩展后的多个波导腔进行垂直方向的扩展，在本发明的一可选实施例中，如图27所示，相对于图23所示的实施例，集成波导包括两个第三基板，即第三基板层10包括两个沿着第一方向间隔设置的第三基板，每个第三基板两侧上的包边金属层11分别通过金属围栏5与第一金属层3及第二金属层4连接。通过第一金属层3或者第二金属层4的金属线实现电磁波能量的横向传输，可以实现3D堆叠的集成波导以及无源器件。

需要说明的是，除了中间的基板层可以包括多个(两个及以上)沿着第一方向间隔设置的基板之外，最上层的基板层或者最下层的基板层也可以横向扩展，包括多个沿着第一方向间隔设置的基板。在本发明的一可选实施例中，如图28所示，相对于图26所示的实施例，集成波导包括两个第二基板，即第二基板层2包括两个沿着第一方向间隔设置的第二基板，第二金属层4采用侧面包边的方式设置在每个第二基板的背面上，第三基板层10两侧上的包边金属层11分别通过金属围栏5与第一金属层3及第二金属层4连接。

此外，针对三层基板及以上的扩展，在本发明的一可选实施例中，如图29所示，集成波导包括第一基板层1、第二基板层2、第三基板层10及第四基板层12和六段金属围栏5，第一基板层1、第三基板层10、第四基板层12及第二基板层2沿着第三方向依次间隔设置，第一基板层1上设置有第一金属层3，第二基板层2上设置有第二金属层4，第三基板层10上设置有两个沿着第一方向相对设置的包边金属层11，第四基板层12上设置有两个沿着第一方向相对设置的包边金属层13，相邻两层基板之间设置有两段金属围栏5，第一基板层1与第三基板层10之间的金属围栏5连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层11与第一金属层3，第三基板层10与第四基板层12之间的金属围栏5连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层11与包边金属层13，第四基板层12与第二基板层2之间的金属围栏5连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层13与第二金属层4，第一金属层3、第二金属层4、包边金属层11、包边金属层13及金属围栏5构成用于电磁波传播的波导腔。

可以理解的是，还可以继续沿着第一方向、第二方向及第三方向堆叠更多的基板，结合包边金属层设置金属传输线9和填充结构8，调节输入信号线61及输出信号线62的个数、形状及位置，调节金属围栏5的形状、尺寸及段数，调节第一金属层3、第二金属层4、包边金属层11-13及金属传输线9的形状等参数，设计多种不同结构的集成波导，进而能有效实现滤波器、耦合器、功分器、巴伦、天线等器件功能，即本发明中的集成波导至少可用作滤波器、耦合器、功分器、巴伦及天线。

如此，综合图22-图29所示的实施例，本发明提供一种集成波导，其包括至少三层基板层和多段围栏，围栏包括金属围栏，各层基板层沿着第三方向依次间隔设置，沿着第三方向看去，第一层基板层和最后一层基板层上分别设置有一层金属层，基板层包括一个基板或者两个及以上沿着第一方向间隔设置的基板，其它层基板层中每个基板上设置有两个沿着第一方向相对设置的包边金属层，包边金属层包覆基板的侧面并延伸到基板的正面和背面，相邻两层基板层之间设置有至少一段金属围栏，金属围栏连通沿着第三方向相邻设置的包边金属层与金属层，或者金属围栏连通沿着第三方向相邻设置的两个包边金属层，两层金属层、各个包边金属层及各段金属围栏构成用于电磁波传播的波导腔。

其次，如图30所示，本发明还提供一种集成波导的制作方法，用于制作如图3或者图6所示的集成波导，其包括步骤：

S1、提供第一基板层和第二基板层，在第一基板层上形成第一金属层，在第二基板层上形成第二金属层；

S2、在第一金属层上形成至少一段金属围栏；

S3、将第二基板层装配在第一基板层上，使得金属围栏与第二金属层连接，并利用第一金属层、金属围栏及第二金属层构成波导腔。

详细地，如图3或者图6所示，在本发明的一可选实施例中，在在第一基板层上形成第一金属层，在第二基板层上形成第二金属层的步骤S1包括：

S11、采用通用工艺如沉积工艺，在第一基板层上形成第一金属材料层，在第二基板层上形成第二金属材料层；

S12、刻蚀第一金属材料层及第二金属材料层，在第一基板层上形成第一金属层，在第二基板层上形成第二金属层，并形成与第一金属层或者第二金属层连接的输入信号线及输出信号线。

详细地，如图3或者图6所示，在本发明的一可选实施例中，在第一金属层上形成至少一段金属围栏的步骤S2包括：

S21、提供多个球状的金属结构单元；

S22、采用植球工艺将各个金属结构单元植入到第一金属层上，在第一金属层上形成至少两段金属围栏，每段金属围栏包括多个间隔设置的且沿着第二方向延伸的金属结构单元，一段金属围栏沿着第一金属层的第一边设置，一段金属围栏沿着第一金属层的第二边设置，第一边与第二边沿着第一方向相对设置。

详细地，在本发明的另一可选实施例中，除了金属围栏，围栏还包括非金属围栏，在第一金属层上形成至少一段金属围栏的步骤S2包括：

S201、提供多个球状的金属结构单元；

S202、采用植球工艺将各个金属结构单元植入到第一金属层上，在第一金属层上形成一个金属围栏，金属围栏包括多个间隔设置的且沿着第二方向延伸的金属结构单元，金属围栏沿着第一金属层的第一边设置；

S203、通过植入或者淀积形成非金属围栏，非金属围栏沿着第一金属层的第二边设置，第一边与第二边沿着第一方向相对设置。

详细地，在步骤S2中，基于金属结构单元的结构及材质差异，除了采用植球工艺，还可以采用植柱工艺或者电镀工艺在第一金属层上形成多个间隔离散设置并沿着输入端口信号线到输出端口信号线方向延伸的金属结构单元。

详细地，如图4或者图5所示，在本发明的一可选实施例中，将第二基板层装配在第一基板层上的步骤S3包括：

采用键合工艺、焊接工艺或者粘接工艺，将第二基板层装配在形成有第一金属层及围栏(包括金属围栏或者非金属围栏)的第一基板层倒装上，使得各段围栏与第二金属层连接，第一金属层、金属围栏及第二金属层构成波导腔。

需要说明的是，上述集成波导的制作方法仅是针对如图6所示的最简单的两层基板层堆叠的集成波导的制作过程进行了展开阐述，本发明中其它结构的集成波导的制作方法可仿照上述描述进行展开，在此不再赘述。

在上述集成波导的制作方法中，基于上下两层基板层的单表面金属化处理及中间位置的金属结构单元的植入连接，通过两层基板层的表面金属化处理、多个金属结构单元与基板层的表面连接组装，整体工艺只涉及分立基板层和金属结构单元的表面处理连接，不涉及传统集成波导结构基于单层基板的内部过孔刻蚀及金属化处理，其工艺过程较为简单，易于加工，易于集成，且制作效率高。

此外，本发明还提供一种集成波导的制作方法，用于制作如图23-图29所示的集成波导，其包括步骤：

St1、提供至少三层基板层，在第一个基板层上形成第一金属层，在第二个基板层上形成第二金属层，在其他基板层上形成金属层及侧面包边金属层；

St2、在第一金属层上形成至少一段金属围栏，在每个侧面包边金属层上形成至少一段金属围栏；

St3、沿着第三方向从下到上，依次间隔装配第一个基板层、其他基板层及第二个基板层，使得第一金属层、侧面包边金属层及第二金属层通过金属围栏依次连接，并利用第一金属层、侧面包边金属层、金属围栏及第二金属层构成波导腔。

其中，St1～St3的详细步骤过程可参照上述两层基板层结构的集成波导方法实施例及图23-图29所示的三层及以上的集成波导结构进行分析，在此不再赘述。

综上所述，在本发明提供的集成波导及其制作方法中，基于上下两层基板层的单面金属化处理及中间位置的金属结构单元的植入连接，通过两层基板层的表面金属化处理、多个金属结构单元与基板层的表面连接组装，整体工艺只涉及分立基板层和金属结构单元的表面处理连接，不涉及传统集成波导结构基于单层基板的内部过孔刻蚀及金属化处理，其工艺过程较为简单，易于加工，易于集成，且制作效率高。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种集成波导，其特征在于，包括：

第一基板层，与第二基板层相对设置，其上形成有第一金属层；

所述第二基板层，其上形成有第二金属层；

围栏，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述围栏包括至少一段金属围栏，所述金属围栏连通所述第一金属层与所述第二金属层，所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成用于电磁波传播的波导腔，所述波导腔中设置有金属传输线或者填充结构，所述第一金属层或者所述第二金属层的两端设置有输入信号线及输出信号线。

2.根据权利要求1所述的集成波导，其特征在于，所述金属围栏包括多个金属结构单元，各个所述金属结构单元沿着所述输入信号线到所述输出信号线方向离散延伸设置。

3.根据权利要求2所述的集成波导，其特征在于，所述围栏包括至少两段所述金属围栏。

4.根据权利要求2所述的集成波导，其特征在于，所述围栏还包括非金属围栏，所述非金属围栏设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述非金属围栏沿着第二方向延伸设置，所述非金属围栏与所述金属围栏沿着第一方向相对设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

5.根据权利要求2所述的集成波导，其特征在于，所述第一基板层的正面与所述第二基板层的正面相对设置，所述第一金属层设置在所述第一基板层的正面或者所述第一基板层的背面上，所述第二金属层设置在所述第二基板层的正面或者所述第二基板层的背面上。

6.根据权利要求5所述的集成波导，其特征在于，所述第一金属层采用侧面包边的方式设置在所述第一基板层的背面上，所述第一基板层包括第一基板，所述第一金属层包覆所述第一基板的两个侧面后延伸到所述第一基板的正面；所述第二金属层采用侧面包边的方式设置在所述第二基板层的背面上，所述第二基板层包括一个第二基板或者两个及以上沿着第一方向间隔设置的第二基板，所述第二金属层包覆所述第二基板的两个侧面后延伸到所述第二基板的正面。

7.一种集成波导，其特征在于，包括至少三层基板层和多段围栏，所述围栏包括金属围栏，各层所述基板层沿着第三方向依次间隔设置，所述基板层包括一个基板或者两个及以上沿着第一方向间隔设置的基板，第一层所述基板层和最后一层所述基板层上分别设置有一层金属层，相邻两层所述基板层之间设置有至少一段所述金属围栏，中间层所述基板层上设置有金属层并通过侧面包边金属层及所述金属围栏实现上下连接，各层所述金属层、所述包边金属层及所述金属围栏构成用于电磁波传播的波导腔。

8.根据权利要求1或7所述的集成波导，其特征在于，所述集成波导至少可用作滤波器、耦合器、功分器、巴伦及天线。

9.一种集成波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一基板层和第二基板层，在所述第一基板层上形成第一金属层，在所述第二基板层上形成第二金属层；

在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏；

将所述第二基板层装配在所述第一基板层上，使得所述金属围栏与所述第二金属层连接，并利用所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成波导腔。

10.根据权利要求9所述的集成波导的制作方法，其特征在于，所述在所述第一基板层上形成第一金属层，在所述第二基板层上形成第二金属层的步骤包括：

在所述第一基板层上形成第一金属材料层，在所述第二基板层上形成第二金属材料层；

刻蚀所述第一金属材料层及所述第二金属材料层，在所述第一基板层上形成所述第一金属层，在所述第二基板层上形成所述第二金属层，并形成与所述第一金属层或者所述第二金属层连接的输入信号线及输出信号线。

11.根据权利要求10所述的集成波导的制作方法，其特征在于，所述在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏的步骤包括：

采用植球工艺、植柱工艺或者电镀工艺在所述第一金属层上形成多个间隔离散设置并沿着所述输入端口信号线到所述输出端口信号线方向延伸的金属结构单元。

12.根据权利要求11所述的集成波导的制作方法，其特征在于，所述将所述第二基板层装配在所述第一基板层上的步骤包括：

采用键合工艺、焊接工艺或者粘接工艺，将所述第一基板层装配在所述第二基板层上，使得各段所述金属围栏与所述第二金属层连接，且所述第一金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成所述波导腔。

13.一种集成波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供至少三层基板层，在第一个所述基板层上形成第一金属层，在第二个所述基板层上形成第二金属层，在其他所述基板层上形成金属层及侧面包边金属层；

在所述第一金属层上形成至少一段金属围栏，在每个所述侧面包边金属层上形成至少一段金属围栏；

沿着第三方向从下到上，依次间隔装配第一个所述基板层、其他所述基板层及第二个所述基板层，使得所述第一金属层、所述侧面包边金属层及所述第二金属层通过所述金属围栏依次连接，并利用所述第一金属层、所述侧面包边金属层、所述金属围栏及所述第二金属层构成波导腔。