数十年来，陶瓷衬底已经成为通信基础设施的中流砥柱。当人们不断满足手机的小型化、多功能设计挑战时，还要满足基础设施对增大的数据通信量的处理要求。在即将来临的OC-768(40Gb/s)光纤应用中，RF信号和高引脚数相结合，对封装提出了严峻的挑战。最近，Big Bear Networks 的工程师们在“泛太平洋微电子会议”中介绍了他们在这类封装中取得的成果。
　　多年来，陶瓷衬底已成为微波电路封装的一部分。陶瓷材料的介电性能在极大的频率范围内一般能够保持一致，且损耗正切值较低。低温共烧陶瓷(LTCC)材料得到越来越广泛的应用，在某种程度上正是由于其多层制造能力和低成本的特性。在宽带放大器这类低I/O数、高信号速度的应用中，常常在陶瓷衬底上制作低成本模块，即使频率高达65GHz时也不例外。
　　陶瓷的介电常数相对较高，因而陶瓷上的信号传播速度比其它材料上慢，这是它的优点。传播速度决定着滤波器、耦合器和其它结构的尺寸。较慢的信号传播速度可使结构更小，也就是说，尺寸与波长相当的结构可以制作在合理尺寸的衬底上。低色散和低损耗正切有利于保持信号的完整性，是最重要的特性。对于只有几个输入输出的模块，设计相对简单。
　　把DC-40GHz光纤与管芯连接起来要采用相当复杂的互连设计。同轴连接器连接到微带传输线上。在传输线上，从微带线到带状线结构加一个转接器。带状线的信号导线上下都有金属接地面，这部分作为互连设计的一部分，提供一个金属外接面，可以在它上面制作外部屏蔽，形成一个密封壳(见图)。然后从带状线回到微带线结构和共面结构再加一个转接器。由于信号线的每面都有接地线，共面结构有利于与管芯的引线键合。
　　设计这些转接器并不是一件简单的事。必须对每一部分和每个转接器进行优化，使反射和辐射损耗减至最小。信号导线宽度的变化(无论是渐变的还是梯状的)，以及接地设计的变化都是互连设计中的关键因素，都有可能产生反射或损耗。设计一种满足OC-768性能规范的、且受典型的制造公差约束的互连系统，要进行精确的3D电磁模拟。使用Ansoft公司的高频结构模拟(HFSS)工具所做的分析显示，合理的插入损耗应不超过2dB，回波损耗不小于10dB。

　　在OC-768设计中，采用波分复用技术把2.5GHz“慢”信号与40GHz光信号合并在一起。在复用器或分用器中，有高达16个“慢”信号，每个至少要有两个引脚，但所需的电源和接地线使总的引脚数高达200个。以前，在有机和陶瓷衬底上已实现过这么高的引脚数，但在相同的衬底上没有实现过40GHz RF电路。
　　对于这种高I/O RF封装，应关注的主要问题是40GHz和2.5GHz互连之间的耦合。多层互连设计可使这些“慢”信号远离40GHz传输线，从而把耦合降至-70dB范围，满足了预计的使用条件。测试台的基座是采用Kyocera公司的LTCC材料制作的。
　　热性能也是需要关注的问题，这是采用陶瓷衬底的另一个原因。虽然没有对所用的功率作介绍，但他们注意到，随着功率的增大，封装的温度升高为1.25℃/W，这个结果可以接受。陶瓷材料体积的稳定性有利于保持互连结构的一致性，因为这些特性对导线的尺寸和形状非常敏感。降低陶瓷材料在温度周期变化中的胀缩，也有利于保持可靠性。
　　在多种应用领域，随着数据速率的不断增大，陶瓷材料的使用量也不断增加。正如本文介绍的，多层陶瓷衬底技术可以满足高频和日益增加的I/O数的需求，且便于获得。