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CN106409701A - 一种用于金丝键合的电极结构 - Google Patents

一种用于金丝键合的电极结构 Download PDF

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CN106409701A
CN106409701A CN201610943449.0A CN201610943449A CN106409701A CN 106409701 A CN106409701 A CN 106409701A CN 201610943449 A CN201610943449 A CN 201610943449A CN 106409701 A CN106409701 A CN 106409701A
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CN
China
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electrode
gold wire
wire bonding
coplanar waveguide
electrode structure
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Pending
Application number
CN201610943449.0A
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English (en)
Inventor
赵泽平
刘宇
张志珂
张鸣
张一鸣
刘建国
祝宁华
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Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
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Publication date
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/20—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10W72/07554—
    • H10W72/547—

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Abstract

一种用于金丝键合的电极结构，包括依次叠置的地电极、介质层和共面波导电极，其特征在于，还包括带状线，所述带状线位于所述介质层垂直方向的中间，且与所述共面波导电极的位置相对应，所述金丝键合处位于共面波导电极处与带状线相对应的位置。其中，带状线的面积小于共面波导电极上表面的面积，由于地电极与共面电极之间的间距不变，寄生电容极板间的面积减小为带状线的面积，从而使共面电极与地电极之间的寄生电容减小，降低金丝键合结构中寄生电容对微波传输的影响；相比于没有带状线的电极结构来说，本发明很大程度的降低了金丝键合引入的寄生电容，提高了微波传输质量，适用于光电子器件封装中电极之间的电连接。

Description

一种用于金丝键合的电极结构
技术领域
本发明属于光电子/微电子器件领域，更具体地说涉及一种用于金丝键合的电极结构。
背景技术
光电子或微电子芯片在封装进管壳的过程中，通常需要金丝键合技术或倒装焊技术来实现电极间短距离的连接。由于金丝键合成本低，工艺简单，所以金丝键合技术被广泛应用。金丝键合通常应用于芯片和外部电路、芯片和载体、偏置电路电极和载体、载体和传输线、传输线和管壳引脚之间的连接，然而金丝键合伴有载体寄生电容和金丝电感的产生，从而降低了信号的传输效率，削弱了系统的传输能力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于以上问题，本发明提出一种用于金丝键合的电极结构，以解决上述技术问题中的至少之一。
(二)技术方案
本发明提出一种用于金丝键合的电极结构，包括依次叠置的地电极、介质层和共面波导电极，其特征在于，还包括带状线，所述带状线位于所述介质层垂直方向的中间，且与所述共面波导电极的位置相对应，所述金丝键合处位于共面波导电极处与带状线相对应的位置。
进一步地，所述带状线的面积小于共面波导电极上表面的面积。
进一步地，所述带状线为长方体。
进一步地，所述带状线靠近共面波导电极前后两侧的一侧。
进一步地，所述带状线的材料为铝、铜、银或者镍。
进一步地，所述介质层为材料RF4、AlN、Al2O3或者MgO。
进一步地，所述介质层的厚度为0.25mm-1mm。
进一步地，所述介质层的厚度为0.25mm、0.5mm或者1mm。
进一步地，所述共面波导电极的宽度和间距满足50欧姆特征阻抗的限定。
(三)有益效果
本发明提出的用于金丝键合的电极结构，具有以下有益效果：
1、本发明在介质层中加入带状线，且带状线的面积小于共面波导电极的面积，则寄生电容极板间的距离不变而有效面积减小为带状线的面积，从而减小地电极与共面波导电极之间的寄生电容，降低金丝键合结构中寄生电容对微波传输的影响，提高微波传输质量。
2、本发明提出的电极结构适用于光电子器件封装中电极之间的电连接。
附图说明
图1是本发明一实施例提出的用于金丝键合的电极结构的俯视图；
图2是本发明一实施例提出的用于金丝键合的电极结构的左视图；
图3是本发明一实施例提出的用于金丝键合的电极结构的主视图；
图4是本发明一实施例提出的用于金丝键合的电极结构的立体图；
图5是本发明一实施例提出的用于金丝键合的电极结构在光电子器件封装中的应用示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
光电子或微电子芯片在封装进管壳的过程中，通常需要金丝键合技术或倒装焊技术来实现电极间短距离的连接。金丝键合通常应用于芯片和传输线、芯片和载体、偏置电路电极和载体、载体和传输线、传输线和管壳引脚之间的连接，然而金丝键合伴有寄生电容的产生，从而降低了信号的传输效率，削弱了系统的传输能力。
因此本发明提出一种用于金丝键合的电极结构来补偿寄生电容。包括依次叠置的地电极、介质层和共面波导电极，微波信号通过金丝键合结构实现在电极间的连接。上述电极结构还包括带状线，所述带状线位于所述介质层垂直方向的中间，且与所述共面波导电极的位置相对应，所述金丝键合处位于共面波导电极处与带状线相对应的位置。
其中所述介质层的介电常数越小越好，通常可选用的材料为RF4、AlN、Al2O3或者MgO，且介质层的厚度在满足设计要求的前提下应该尽量选择大厚度，从而可进一步减小由金丝键合引起的寄生电容，本发明中介质层的厚度可以为0.25mm-1mm，优选的为0.25mm、0.5mm或者1mm。
其中共面波导电极的宽度和间距满足50欧姆特征阻抗的限定。
其中所述的带状线与共面波导电极和地电极共同形成带状线结构，且带状线的面积要小于共面波导电极上表面的面积，带状线靠近共面波导电极前后两侧的一侧，从而将寄生电容极板间的面积减小为带状线的面积，进而使寄生电容得到补偿。带状线的材料应具有良好的导电性能，体积电阻率要小，可选用铝、铜、银或者镍。
电极结构在实际应用中，将共面波导电极通过金丝与光电子器件或微电子器件相键合。
以下举一具体实施例对本发明提出的用于金丝键合的电极结构进行进一步的详细描述。
实施例
如图1-4所示，本实施例提出一种用于金丝键合的电极结构，其包括地电极1、介质层2、带状线3和共面波导电极4，其中：
地电极1位于基层上；
介质层2位于地电极上，所用材料为AlN；
共面波导电极4位于介质层2上，共面波导电极的宽度和间距满足50欧姆特征阻抗的限定；
带状线3位于介质层2垂直方向的中间，其在介质层2中的位置与共面波导电极4相对应，且带状线3的面积小于共面波导电极4上表面的面积，带状线3采用的材料为镍；
金丝键合处位于共面波导电极4上与带状线3相对应的位置。
本实施例以芯片和传输线的电连接为例对本发明提出的电极结构作进一步说明。上述用于金丝键合的电极结构在工作时的连接关系及工作原理如图5所示。电极结构中的共面波导电极4通过金线5与探测器芯片电极8键合，且共面波导电极4上的键合位置与带状线3的位置相对应，探测器芯片7烧结在载体6上。系统工作时信号光入射到探测器芯片7，由探测器芯片7把光信号转化为电信号，电信号经探测器芯片电极8引出。由于目前对于探测器芯片7的封装，多采用蝶形封装，电信号最终由同轴连接器输出，因此在探测器芯片电极8和同轴转接器之间需要过渡传输线进行过渡，而芯片电极和过渡传输线多采用金丝键合，从而引起较大的寄生电容，降低微波传输质量。而将本发明提出的电极结构用于过渡传输线中，在过渡传输线中加入带状线3，同时使带状线3的面积小于共面波导电极4，从而使得寄生电容两极板的有效面积减小，使寄生电容得到补偿。探测器芯片7将探测到的电信号通过金丝5传输到过渡传输线中，最终到达同轴连接器。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于金丝键合的电极结构，包括依次叠置的地电极、介质层和共面波导电极，其特征在于，所述电极结构还包括带状线，所述带状线位于所述介质层垂直方向的中间，且与所述共面波导电极的位置相对应，所述金丝键合处位于所述共面波导电极处与带状线相对应的位置。
2.如权利要求1所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述带状线的面积小于共面波导电极上表面的面积。
3.如权利要求2所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述带状线为长方体。
4.如权利要求3所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述带状线靠近共面波导电极前后两侧的一侧。
5.如权利要求1所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述带状线的组成材料为铝、铜、银或者镍。
6.如权利要求1所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述介质层的材料选自RF4、AlN、Al2O3或者MgO。
7.如权利要求6所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述介质层的厚度为0.25mm-1mm。
8.如权利要求7所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述介质层的厚度为0.25mm、0.5mm或者1mm。
9.如权利要求1所述的用于金丝键合的电极结构，其特征在于，所述共面波导电极的宽度和间距满足50欧姆特征阻抗的限定。
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