структура соединений элементов высокочастотных микросхем (варианты)

Формула изобретения

1. Структура соединения элементов высокочастотной микросхемы, содержащая подслой, имеющий пару входных терминалов, входную дифференциальную передающую линию, образованную в подслое, и общий эквипотенциальный слой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пару выходных терминалов, расположенных в подслое и к которой подключена дополнительно введенная выходная дифференциальная передающая линия, также расположенная в подслое, причем общий эквипотенциальный слой расположен под дифференциальной передающей линией и отстает от терминалов с обеспечением компенсации паразитных емкостных сопротивлений, возникающих между входной и выходной дифференциальными передающими линиями, а входная дифференциальная передающая линия подключена к паре входных терминалов.

2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что каждая дифференциальная передающая линия содержит первый и второй проводники, причем первый проводник расположен строго параллельно подслою, а второй проводник расположен над первым проводником, при этом второй проводник выполнен более широким, чем первый проводник, с образованием равенства емкостей второго проводника относительно общего эквипотенциального слоя и первого проводника относительно общего эквипотенциального слоя.

3. Структура по п.1, отличающаяся тем, что каждая дифференциальная передающая линия содержит первый и второй проводники, причем первый проводник расположен строго параллельно подслою, а второй проводник расположен над первым проводником и выполнен более широким, чем первый проводник, с образованием строгого равенства емкостей второго проводника относительно общего эквипотенциального слоя и первого проводника относительно общего эквипотенциального слоя, причем второй проводник имеет, по меньшей мере, один паз, выполненный строго по центру второго проводника и имеющий ширину, обеспечивающую строгое равенство активных потерь и значений самоиндукций вдоль второго проводника и активных потерь и значений самоиндукций вдоль первого проводника.

4. Структура по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй подслой и схему процессора, выполненную во втором подслое и предназначенную для приема и электрической обработки первого дифференциального сигнала, причем схема процессора имеет дифференциальный вход с заранее определенным нагрузочным импедансом и дифференциальный выход с заранее определенным импедансом источника и предназначена для получения на выходе второго дифференциального сигнала в результате обработки первого дифференциального сигнала, при этом дифференциальный вход второго подслоя электрически подключен к выходу дифференциальной передающей линии первого подслоя посредством пары выходных терминалов, а дифференциальный выход второго подслоя электрически подключен к входу дифференциальной передающей линии первого подслоя посредством пары входных терминалов.

5. Структура соединения элементов высокочастотной микросхемы, содержащая первый подслой, имеющий, по меньшей мере, первую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии и первый эквипотенциальный слой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй подслой, имеющий, по меньшей мере, вторую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии, второй эквипотенциальный слой, расположенный под участком второй пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных второй парой каналов, и проводящие средства для соединения каналов дифференциальной передающей линии в первом и втором подслоях, причем указанные проводящие средства расположены вне первого и второго эквипотенциальных слоев, а первый эквипотенциальный слой расположен под участком первой пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных первой парой каналов.

6. Структура соединения элементов высокочастотной микросхемы, содержащая первый подслой, имеющий, по меньшей мере, первую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии и первый эквипотенциальный слой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй подслой, имеющий, по меньшей мере, вторую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии, второй эквипотенциальный слой, расположенный под участком второй пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных второй парой каналов, проводящие средства для соединения каналов дифференциальной передающей линии в первом и втором подслоях, причем указанные проводящие средства расположены вне первого и второго эквипотенциальных слоев, первый эквипотенциальный слой расположен под участком первой пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных первой парой каналов, при этом, по меньшей мере, первая пара проводящих каналов дифференциальной передающей линии содержит первый дифференциальный ввод, имеющий пару входных терминалов, первый дифференциальный вывод, имеющий первую пару выходных терминалов, первую передающую линию, выполненную на первом подслое и подсоединяющую первый дифференциальный вывод к первой паре выходных терминалов, и вторую передающую линию, выполненную на первом подслое и подсоединяющую первую пару входных терминалов к первому дифференциальному вводу.

7. Структура по п.6, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, вторая пара проводящих каналов дифференциальной передающей линии содержит второй дифференциальный ввод, имеющий вторую пару входных терминалов, и второй дифференциальный вывод, имеющий вторую пару выходных терминалов, третью передающую линию, выполненную на втором подслое и подсоединяющую вторую пару входных терминалов ко второму дифференциальному вводу, а также четвертую передающую линию, выполненную на втором подслое и подсоединяющую второй дифференциальный вывод ко второй паре выходных терминалов.

8. Структура по п.6, отличающаяся тем, что указанные проводящие средства содержат первую пару проволочных проводников, подсоединяющих первую пару выходных терминалов ко второй паре входных терминалов, и вторую пару проволочных проводников, подсоединяющих вторую пару выходных терминалов к первой паре входных терминалов.

9. Структура по п.7, отличающаяся тем, что входной и выходной терминалы обоих подслоев снабжены контактными площадками для непосредственного присоединения второго подслоя к первому подслою при перевертывании второго подслоя и установке его сверху на первом подслое по схеме "перевернутого кристалла".

10. Структура соединения элементов высокочастотной микросхемы, содержащая первый подслой, имеющий, по меньшей мере, первую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии и первый эквипотенциальный слой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй подслой, имеющий, по меньшей мере, вторую пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии, второй эквипотенциальный слой, расположенный под участком второй пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных второй парой каналов, проводящие средства для соединения каналов дифференциальной передающей линии первого и второго подслоев, причем указанные средства расположены вне первого и второго эквипотенциальных слоев, первый эквипотенциальный слой расположен под участком первой пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных первой парой каналов, а проводящие средства содержат третий подслой, имеющий, по меньшей мере, третью пару проводящих каналов дифференциальной передающей линии, третий эквипотенциальный слой, расположенный под участком третьей пары проводящих каналов дифференциальной передающей линии с компенсацией паразитных емкостных сопротивлений, обусловленных третьей парой каналов, и проволочные проводники для соединения каналов дифференциальной передающей линии первого и второго подслоев, при этом указанные проводники расположены вне первого, второго и третьего эквипотенциальных слоев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии высокочастотных микросхем, в частности, к межэлементным соединениям указанных микросхем.

На фиг. 1 показана многослойная радиочастотная (РЧ) структура, в которой РЧ-сигнал посылается из одного подслоя (чипа) 100 в другой подслой 200 с возвращением в первый подслой 100. Например, в приемопередающем радиотехническом устройстве такие активные функции, как усиление РЧ-сигнала в генерирующем контуре 102 и смещение сигналов в приемном контуре 103, осуществляют в одном полупроводниковом подслое 100, а функцию фильтрации с использованием пассивного полосового фильтра 101 реализуют в подслое 200. В этом случае основной РЧ-сигнал поступает из первого подслоя 100, фильтруется или обрабатывается каким-либо иным простым способом во втором подслое 200 и затем возвращается в первый подслой 100 для проведения дальнейших манипуляций с ним.

Подобная пересылка РЧ-сигнала (фиг. 1) и получающиеся в результате характеристики избирательности, приведенные на фиг. 12, в дальнейшем будут обозначаться термином "возвратная внечиповая РЧ-избирательность". РЧ-избирательность является характеристикой, показывающей степень, в которой желаемый сигнал может быть выделен от помех с посторонними частотами или из сигналов, лежащих вне частоты пропускания.

Обычно активную РЧ-часть внешнего радиоинтерфейса приемопередатчика выполняют на полупроводниковом подслое меньших размеров по сравнению с внечиповым (вторым) подслоем. Небольшие размеры активного (первого) подслоя требуют близкого расположения электрических соединений на этом подслое. В дальнейшем термин "близко расположенные электрические соединения" будет обозначать соединения, ширина которых имеет один порядок с разделительными промежутками между ними.

Низкие характеристики РЧ-избирательности возвратных внечиповых микросхем известного исполнения были обусловлены перекрестными наводками (скачком РЧ-сигнала) на близко расположенных электрических соединениях от входа до выхода фильтра. Подобные наводки приводят к потере полезного сигнала и вызваны интерференцией паразитных электромагнитных взаимодействий между контурами, в данном случае - индуктивным и емкостным.

В патенте США 5027088 раскрыта попытка подавления перекрестных помех на схемной плате, имеющей один подслой. В указанном патенте предложена конструкция сигнальной монтажной платы, в которой дифференциальные сигналы противоположных полярностей передают через спаренные передающие линии по тракту передачи сигналов таким образом, что по спаренным дифференциальным передающим линиям проходят электрические токи противоположных направлений. Передающие линии выполнены таким образом, что G < H < S, где G - промежуток между дифференциальными передающими линиями, H - толщина диэлектрического слоя, S - расстояние между смежными передачами сигналов на линиях трактов передачи сигналов.

Проблема перекрестных помех в возвратных РЧ-соединениях становится тем острее, чем ближе друг к другу расположены электрические РЧ-соединения. Наиболее устойчивый тип, или одна из причин, перекрестных взаимодействий в возвратных РЧ-соединениях известны как взаимодействия при наличии общего импеданса. Такой тип взаимодействий часто обнаруживается в контуре с единственной оконечностью.

Контуры с единственной оконечностью генерируют или принимают единственный сигнал переменного тока (ПТ), имеющий общее заземление. Многие или все контуры в подобной системе с единственной оконечностью делят между собой общее заземление и все сигнальные токи возвращаются в свои исходные контуры через это заземление. Но каждое разделенное таким образом заземление имеет отличный от нуля импеданс - общий для всех контуров, и именно этот общий импеданс обуславливает возникновение межсоединения, в котором проходящие сигналы могут перекрестно взаимодействовать и в котором возникают также омические потери.

При рассмотрении возвратной внечиповой РЧ-избирательности (фиг. 1 и 12) можно заметить, что РЧ-сигнал, генерируемый контуром 102, будет взаимодействовать с нагрузочным или приемным контуром 103 - в зависимости от омических потерь или общего импеданса 104, как это схематично показано на фиг.1 и - в виде результирующей реакции - на фиг. 12. Кривая 1201 на фиг. 12 представляет собой типичный частотный отклик изолированного фильтра 101, дающего около 80 дБ подавления внеполосных сигналов. Кривая 1200 показывает типичное ухудшение частотного отклика фильтра вследствие добавления к нему общего импеданса 104. Таким образом, максимальное подавление внеполосных сигналов (максимальная избирательность) - в случае одноконечного контура (фиг. 1) фильтром 101 реализованы не будут. Вместо этого уровень подавления внеполосных сигналов, из-за перекрестного взаимодействия, составит лишь около 30 дБ (кривая 1200 на фиг. 12).

Традиционно усилия по улучшению избирательности были направлены на усовершенствование заземления: путем выполнения множества заземляющих шин с целью уменьшения перекрестного взаимодействия. Однако эти усилия сами по себе не имели успеха - в части существенного повышения избирательности - поскольку в соответствующих возвратных внечиповых схемах по-прежнему использовались контуры с единственной оконечностью. В свете сказанного желательно создать такую структуру с улучшенной внечиповой РЧ-избирательностью, которая существенно снизила бы перекрестные помехи в соединениях с фильтром для обработки РЧ-сигнала - не ограничиваясь при этом случаем одной лишь частотно-избирательной фильтрации.

Перечень фигур

На фиг. 1 представлена блок-схема контура с общим импедансом.

На фиг. 2 представлена блок-схема идеализированной системы с дифференциальной фильтрацией.

На фиг. 3 представлена блок-схема неидеальной системы с дифференциальной фильтрацией.

На фиг. 4 представлена блок-схема внешнего интерфейса радиотехнического устройства согласно изобретению.

На фиг. 5 показана дифференциальная передающая линия 423 (по фиг. 4) параллельной конфигурации.

На фиг. 6 показана дифференциальная передающая линия 423 (по фиг. 4) штабельной конфигурации.

На фиг. 7 показана усовершенствованная структура дифференциальной передающей линии 423 штабельной конфигурации (по фиг. 6).

На фиг. 8 представлена блок-схема общего исполнения возвратной внечиповой микросхемы согласно изобретению.

На фиг. 9 представлена блок-схема общего исполнения соединений в возвратном подслое согласно изобретению.

На фиг. 10 показаны паяные проволочные соединения подслоя возвратной внечиповой микросхемы общего исполнения в соответствии с фиг. 8.

Нa фиг. 11 показаны соединения возвратной внечиповой микросхемы общего исполнения по фиг. 8, получаемые методом перевернутого кристалла.

На фиг. 12 представлен частотный отклик, показывающий подавление внеполосных сигналов идеальным фильтром 201 контура по фиг. 2 и для сравнения - характеристику фильтра в контуре по фиг. 3.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретения

В нижеследующем описании опорная (двузначная) нумерация будет использоваться для обозначения тех компонентов схемы, общий импеданс которых может быть существенно снижен применением дифференциальных цепей в микросхемах высокочастотного диапазона, таких как интегральные схемы или чипы. Согласно фиг. 2 идеализированная фильтрующая система, содержащая генератор 202, нагрузку 203 и фильтр 201, полностью изолирована от общей точки заземления 204.

Однако в практическом исполнении (фиг. 3) все проводники 31-34 РЧ-субсхемы будут иметь некоторые паразитные емкости 35-38 по отношению к общей точке 204, поскольку сам полупроводниковый подслой служит слабопроводящей заземляющей плоскостью. В полупроводящем исполнении полупроводниковый подслой представляет собой проводящую поверхность для расположенной над ним схемы. Впрочем проводимость подслоя мала по сравнению с металлом, что делает подслой слабозаземляющей РЧ-плоскостью.

Например, слабопримесный полупроводниковый подслой (типично получаемый по силиконокремниевой технологии) будет давать значительные активные потерн между какими-либо точками на подслое, а емкостные сопротивления между заземляющей потенциальной поверхностью и элементами схемы, расположенными поверх слоя, будут невелики - в зависимости от напряжения. Слабая проводимость позволяет одной точке на подслое иметь одну пониженную емкость, а другой точке, физически отстоящей от первой, - другую пониженную емкость. Если эти две точки соответствуют двум ветвям дифференциального сигнала, то данные ветви будут делить между собой общий импеданс 104 (фиг. 1) и, таким образом, составляющие сигнала будут перекрестно взаимодействовать между ветвями их прохождения. Кроме того, часть общего импеданса 104 представляют активные потери в полупроводниковом подслое, которые также способствуют возникновению перекрестных помех.

Паразитная емкость может вызывать значительные взаимодействия сигналов по типу общего импеданса в схемах с возвратной внечиповой РЧ-избирательностью - даже в случае использования дифференциальных контуров. Так, если конденсаторы 35 и 36 (или 37 и 38) имеют разные емкости, то отклик фильтра в этом случае будет подобен неоптимальной кривой 1200 на фиг. 12.

Для того чтобы значительно снизить перекрестные помехи в системе возвратной внечиповой РЧ-избирательности - в соответствии с идеей данного изобретения - одновременно используются дифференциальные контуры, дифференциальные передающие линии, а также дифференциальная схема осуществления внечиповых функций - таких, как фильтрация. Более того, изобретение дает конструктивное решение в части компенсации паразитных емкостей, связанных со всеми дифференциальными элементами.

На фиг. 4 схематично показан внешний интерфейс радиоприемника. В данном варианте полупроводниковый подслой 409 (выполненный из кремния или арсенида галлия) с верхней и нижней поверхностями, ограниченными кромкой 40, содержит по меньшей мере один РЧ-усилитель 402 и смеситель 415, выполненные в подслое. Усилитель 402 имеет дифференциальный выход, генерирующий пару взаимодополнительных сигналов, инвертированных по фазе относительно друг друга и составляющих вместе единый дифференциальный сигнал, что по определению означает отсутствие у отдельных терминалов усилителя общего заземления. Усилитель 420 имеет определенный собственный импеданс источника, преимущественно 50 Ом. Смеситель 415 получает дифференциальный РЧ-сигнал и имеет определенный собственный нагрузочный импеданс, также преимущественно 50 Ом.

В подслое 409 выполнены две пары проводников: 410, 411, 413, 414 - oбpaзующиx соответственно две физически близкие передающие линии 425 и 424. имеющие заранее определенные размеры, необходимые для получения желаемых импедансных характеристик с целью уравнивания импедансов источника и нагрузки. Расстояние между двумя близкими проводниками разных линий менее чем в десять раз превышает величину промежутка между проводниками одной передающей линии. Передающие линии 423 и 424 являются смежными и существенно параллельными на некотором участке своей длины. Допустимо искривление каждой линии на 1/9 градуса (или несколько более) - если не предусмотрены специальные изгибы. Если же такие изгибы имеют место, как показано на фиг. 4, то необходима определенная компенсация для уравнивания собственных импедансов в передающих линиях.

В качестве высокопроводящей общей подложки для передающих линий 423 и 424 предусмотрена металлическая или какая-либо иная эквипотенциальная проводящая плата 412, служащая заземлением. Эта заземляющая плата 412 изолирована одновременно от верхней и нижней поверхностей подслоя, расположена над его верхней поверхностью и отстоит на некотором расстоянии от кромки 40. В случае кремниевого подслоя металлическая плата соединяется с потенциальной точкой заземления схемы. Для других типов подслоя данная заземляющая плата может выполняться просто в виде свободно установленной металлической прослойки.

Средствами, обеспечивающими электрическое соединение с полупроводниковым подслоем 409, в данном варианте исполнения служат электроконтакты в виде площадок 403, 404, 406 и 407 - для крепления проволочных проводников. Две пары контактных площадок: 403, 404 и 406, 407 - соответствующие электрическим оконечностям передающих линий 423 и 424, являются смежными и расположенными на том же слое, что и сами линии. Данные площадки 403, 404, 406 и 407 - представляют собой непассивированные металлические участки поверхности с шириной, достаточной для присоединения к ним стандартных проволочных проводников 405. Общая площадь поверхности контактных площадок составляет примерно 100 мкм², а минимальное межцентровое расстояние приблизительно равно полутора длинам каждой из сторон площадки.

Хотя заземляющая плата 412 может располагаться и под контактными площадками 403, 404, 406 и 407, но более предпочтительным является исполнение, где эта плата усечена, не доходя до площадок. Такое усечение снижает емкость площадок относительно "земли" - в противном случае емкостное сопротивление было бы слишком большим, чтобы обеспечить качественное РЧ-подсоединение.

Заземляющая плата 412 является ключевой особенностью данного изобретения главным образом для полупроводникового варианта его реализации. Введением высокопроводящей заземляющей поверхности 412, в частности в виде широкой металлической донной прослойки, перекрестное взаимодействие по типу общего импеданса может быть сделано контролируемым за счет выполнения контуров, расположенных над этой поверхностью, с заранее определенными физическими размерами.

Например, два проводника 410 и 411 дифференциальной передающей линии 423 могут быть выполнены с такой шириной и на такой высоте, каждый, над заземляющей платой 412, что их емкости относительно этой платы будут одинаковыми. И емкости проводников передающей линии, подобные 35 или 36 на фиг. 3, уже более не будут зависеть от напряжения. Более того, выполняя требование, чтобы физически близкие дифференциальные передающие линии 423 и 424 разделяли между собой общую высокопроводящую заземляющую плату 412, можно еще более снизить любой общий импеданс этих линий. В результате паразитные емкостные сопротивления будут надежно скомпенсированы, что даст уменьшение перекрестных помех. В отсутствие же высокопроводящей заземляющей платы 412 и при недифференциальном исполнении передающих линий перекрестные помехи между двумя сигнальными трассами были бы неприемлемыми, особенно в схеме внечиповой избирательности радиоприемника.

Другим компонентом структуры по фиг. 4 является второй подслой 408, на котором выполнен фильтр 422. Соответствующие контактные площадки 416-419 для проволочных проводников 405 обеспечивают электрическую связь подслоев 408 и 409.

Характеристики всей радиотехнической системы требуют обеспечения избирательности фильтра на уровне 80 дБ в соответствии с кривой 1201 на фиг. 12. Реальный фильтр 422 может быть выполнен во многих различных вариантах и из разнообразных материалов, но все эти варианты должны удовлетворять множеству критических ограничений. Во-первых, фильтр 422 должен иметь дифференциальные входы и выходы, каждый - с определенным импедансом источника или нагрузки, преимущественно 50 Ом. Далее дифференциальный вход, образуемый двумя незаземленными входными терминалами 425 и 426, и дифференциальный выход, образуемый двумя незаземленными выходными терминалами 427 и 428, не должны иметь общей заземляющей базы, т.е. все терминалы 425, 426, 427 и 428 должны быть надежно изолированы от любой общей "земли".

Если передающие линии 429 и 430 необходимы для данного типа фильтра (в отличие от уже готового интегрального фильтрующего модуля, такого как, например, дифференциальный фильтр поверхностных акустических волн (ПАВ)), то для этих линий 429, 430 должны быть выполнены те же требования, что и для передающих линий 423, 424. Показанные на чертеже заземляющие платы 420 и 421 могут быть электрически связаны (но необязательно) с заземляющей платой 412.

Для того чтобы обеспечить избирательность фильтра 422 на уровне 80 дБ в неблагоприятных условиях близко расположенных электрических соединений, должно быть применено структурное решение в духе принципов настоящего изобретения. Без особого, в рамках всей возвратной схемы, исполнения сопряжений фильтра с остальными элементами перекрестные взаимодействия входов 425, 42S и выходов 427, 428 фильтра 422 снизят избирательность до уровня примерно 30 дБ (кривая 1200 на фиг. 12).

Вновь обращаясь к фиг. 4, можно отметить, что в системе имеются антенна 431 и широкополосный преселектор или предусилительный фильтр 401, обрабатывающий принимаемый РЧ-сигнал, который затем подается на усилитель 402. Электрическая связь между преселектором 401 и предусилителем 402 может быть выполнена множеством известных способов, в том числе путем передаточной линии, подобной линиям 424 и 423.

Передающие линии 423 и 424 (и передающие линии 429 и 430 - при необходимости в них) в рамках приводимых ниже ограничений могут иметь много разных вариантов исполнения. Итак, передающие линии должны быть дифференциальными; каждая дифференциальная передающая линия должна иметь два незаземленных проводника. Передающие линии 425 и 424 должны иметь существенно одинаковые поперечные сечения, причем последние должны быть строго постоянными по длине линий. Кроме того, проводники 410, 411, 413 и 414 должны быть геометрически выполнены так, чтобы иметь существенно одинаковую емкость по отношений к заземляющей плате 412.

На фиг. 5 представлено исполнение передающих линий 423 и 424 в параллельной конфигурации. Проводники 501 и 502 вместе образуют дифференциальную передающую линию 505. Оба проводника 501 и 502 располагаются в горизонтально ориентируемой плоскости, и в связи с этим данная структура передающей линии будет именоваться как "горизонтально ориентируемая плоская дифференциальная передающая линия", или проще - горизонтальная дифференциальная передающая линия. Проводники 501 и 502 имеют существенно одинаковую ширину и существенно одинаковую высоту над общей заземляющей платой 503. Ширина и высота проводников, а также их удаление друг от друга по горизонтали определяют собственный импеданс передающей линии 505.

Заземляющая плата 503, показанная расположенной на определенной глубине под проводниками 501 и 502, отделена от последних изолирующим слоем 507. Эта заземляющая плата 503 может являться подложкой, непосредственно лежащей на поверхности полупроводникового подслоя 506, но может быть изолирована от него вторым изолирующим слоем 504. Важно отметить, что проводники 501 и 502 геометрически выполнены так, чтобы иметь одинаковую емкость по отношению к заземляющей плате 503.

На фиг. 6 показано другое исполнение передающих линий 423 и 424 в виде штабельной конфигурации. Проводники 601 и 602 образуют вместе дифференциальную передающую линии 600. Проводники 601 и 602 уложены вертикально: проводник 601 поверх проводника 602, поэтому такая структура передающей линии будет именоваться как "вертикально ориентированная плоская дифференциальная передающая линия", или проще - вертикальная дифференциальная передающая линия.

Верхний проводник 601 имеет ширину большую, чем нижний проводник 602, примерно в два раза. Точное соотношение между шириной проводников таково, чтобы емкость верхнего 601 и нижнего 602 проводников по отношению к заземляющей плате 605 была одинаковой.

Проводники 601 и 602 разделены первым изолирующим слоем 603. Ширина и высота проводников 601 и 602, а также их отстояние по вертикали, определяют собственный импеданс передающей линии 600. Как и ранее, заземляющая плата показана установленной на определенной глубине под нижним проводником 602 и отделена от него изолирующим слоем 604. Заземляющая плата 605 может лежать непосредственно на полупроводниковом подслое 607, но может быть и изолированной от него третьим изолирующим слоем 606.

К сожалению, уширение верхнего проводника 601 для компенсации паразитной емкости относительно "земли" приводит к другим нескомпенсированным факторам. Так, более широкий верхний проводник 601 обладает меньшим активным сопротивлением и более низкой самоиндукцией, чем более узкий нижний проводник 602. Разные величины потерь и индуктивностей проводников могут усилить перекрестное взаимодействие по типу общего импеданса. Для устранения этих факторов используется структура, показанная на фиг. 7.

На фиг. 7 показана полностью скомпенсированная вертикальная дифференциальная передаточная линия, расположенная над заземляющей платой 605. Для простоты и ясности реально присутствующие слои поддерживающих материалов условно не показаны. Отверстие, подобное пазу 700, выполнено вдоль верхнего проводника 601 и проходит строго посередине ширины этого проводника. Ширина 701 самого паза такова, чтобы потери в проводнике 601 и его самоиндукция были приблизительно такими же, как и для проводника 602. Ширина 701 выбирается несколько меньшей ширины нижнего проводника 602 с тем, чтобы достичь компромисса между компенсацией перекрестных факторов и качеством передачи сигналов. Длина 702 паза может быть любой подходящей величины, и в идеальном случае можно было бы выполнить один сплошной паз по всей длине передающей линии. Однако для обеспечения высокого качества передачи длина паза должна составлять от 10 до 20 ширин нижнего проводника 602. Кроме того, при длине паза на несколько порядков менее длины волны этот паз не будет вести себя подобно антенне на рабочей частоте, что сделает радиационные потери пренебрежимо малыми. Если передающая линия оказывается длиннее, чем паз, то вдоль верхнего проводника 601 следует выполнить необходимое число отдельных, периодически чередующихся пазов 700. Эти пазы разделяются промежуточными участками 703 верхнего проводника 601, которые имеют малую длину 704.

На фиг. 8 представлена микросхема более общего вида в соответствии с настоящим изобретением. Полупроводниковый подслой 800 содержит по меньшей мере один генерирующий контур или генератор 801 и приемный контур 802. Генератор 801 имеет выход, с которого снимается пара взаимодополнительных сигналов, инвертированных по фазе друг относительно друга и составляющих вместе единый дифференциальный сигнал. Соответственно, приемный контур 802 имеет вход, способный воспринимать подобные дифференциальные сигналы. В состав микросхемы также включены две дифференциальные передающие линии 806 и 807, выполненные согласно с вышерассмотренными требованиями к ним, заземляющая плата 804 и контактные площадки 808, уже описанные ранее (фиг. 4).

Обобщенный вариант реализации изобретения по фиг. 8 также предусматривает второй подслой 813 и электросоединительные элементы 809, например в виде проволочных проводников, между подслоем 800 и подслоем 813. Второй подслой 813 содержит по меньшей мере один функциональный блок 812, например частотно-избирательный фильтр. Однако здесь могут быть предусмотрены и другие функциональные элементы, в частности линия задержки. Требования к функциональному блоку 812 те же, что и ранее приведенные: во-первых, функциональный блок должен иметь дифференциальные входы и выходы, каждый с определенным импедансом источника или нагрузки (преимущественно 50 Ом). Далее вход и выход функционального блока 812 не должны иметь общей "земли"; все терминалы должны быть надежно изолированы от любого общего заземления. Если предусмотрены передающие линии 811 и 814, то на эти линии распространяются те же ограничения, что и на передающие линии 806, 807 в первом подслое 800. Заземляющие платы 815 и 816 могут быть (но необязательно) электрически связаны с заземляющей платой 804.

На фиг. 9 показан еще один вариант межэлементных соединений в подслое. Этот вариант подобен представленному на фиг. 8, с добавлением промежуточных передающих линий 909 и 910, а также заземляющей платы 908. В данном варианте исполнения передающие линии 909 и 910, установленные на общем поддерживающем подслое 950 (в виде панели печатной схемы, керамической подложки или гибкой пластины), допускают удаление подслоя 812 от полупроводникового подслоя 901 без выполнения дополнительных мероприятий по снижению перекрестных помех. Заземляющая плата 908 вновь, как и прежде, отделена от общего подслоя 950 изолирующим слоем и может быть установлена на тыльной стороне этого подслоя. Передающие линии 909 и 916, как и все остальные компоненты микросхемы, подвержены ограничениям, аналогичным вышеописанным.

Электрические соединения подслоев могут быть выполнены в нескольких вариантах, отличных от промежуточной разделительной структуры по фиг. 9. Один из типов соединения подслоев, как и всюду ранее, использует проволочные проводники 405, показанные на фиг. 10. Другая модификация междуслойного соединения, не использующая проволочных контактов 405, реализуется методом так называемого "перевернутого кристалла" или "прямого чипового соединения" (фиг. 11).

В результате предлагаемое изобретение помогает решить проблему перекрестных помех сигнала, обрабатываемого по внечиповой схеме - при прохождении последнего через электрический сигнальный процессор (например, фильтр с относительно короткой задержкой) - особенно в том случае, когда электрические соединения в микросхеме должны выполняться в тесной близости друг к другу. В неблагоприятных условиях близко расположенных электрических соединений реализация всех компонентов передающей сигнал системы должна тщательно контролироваться выбором подходящей структуры дифференциальной передающей линии с тем, чтобы снизить перекрестные помехи между входом и выходом сигнального процессора.