CN109801907A - 一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 - Google Patents
一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109801907A CN109801907A CN201910067066.5A CN201910067066A CN109801907A CN 109801907 A CN109801907 A CN 109801907A CN 201910067066 A CN201910067066 A CN 201910067066A CN 109801907 A CN109801907 A CN 109801907A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- millimeter wave
- planar waveguide
- wire bonding
- gold wire
- power amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 21
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其包括毫米波功放芯片、散热载体和PCB共面波导，所述毫米波功放芯片共晶烧结到散热载体上，所述散热载体嵌入到腔体结构中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。本发明通过在毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间设置类共面波导金丝键合互连结构进行互连，使得毫米波功放芯片的传输性能不再依赖于地平面的完整性，克服了地平面缺陷对传输性能的影响，并且与传统的印刷电路和金丝键合工艺兼容，具有结构简单、易于实现等优点，在毫米波及太赫兹频段有源器件与无源器件的互连设计中具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波及太赫兹频段芯片封装，具体为一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构。
背景技术
随着微波频段频谱资源的利用和开发，各种电子系统的工作频率已经从微波频段扩展到了毫米波及太赫兹频段。与微波相比，毫米波及太赫兹波具有波长短、频带宽、信息容量大等优势，毫米波及太赫兹波技术被广泛应用于通信、雷达、电子对抗、精确制导、生物医疗等领域。
在毫米波及太赫兹频段，放大器能够放大毫米波及太赫兹频段的信号，是该频段收发系统的关键器件。功放MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit，微波单片集成电路)将直流功率转化为输出的射频功率，同时也提高了系统的集成度。一般来说，在毫米波及太赫兹频段的功放其效率大多在20％左右，其余大部分能量以热能的形式损耗掉。如果功放芯片工作时产生是热量不能及时的散出去，可能导致芯片工作不稳定，甚至烧毁芯片。所以，在进行系统设计时，必须考虑MMIC放大器芯片的散热问题。
微带线作为微波集成电路中最广泛使用的传输线，具有设计简单、成本低廉、便于平面集成等优点，也一直沿用到毫米波及太赫兹频段。MMIC芯片的输入输出一般为GSG PAD结构，方便进行在片测试。GSG(Ground Signal Ground，地-信号-地)PAD(引脚)结构本质上相当于一段很短的共面波导，中间的主线也可以作为微带线使用。当MMIC芯片与微带线互连时，通常是在微带线与芯片输入、输出微带之间键合金丝来实现互连，而芯片输入输出GSG结构的接地PAD通常被忽略使用。
微带线作为双导体传输线，其传输性能必须依赖于地平面的完整性。当地平面不完整或者存在缺陷时，会对传输性能造成影响。这样的缺陷可以被用来设计各种谐振器或者滤波器，即所谓的缺陷地结构DGS(Defected Ground Structure)。当这样的缺陷不被期望时，就可能对微带线的传输性能造成极大影响。
在微波、毫米波及太赫兹频段MMIC功放模块的设计中，常常会引入载体对芯片散热。引入载体主要有以下几个目的：一是载体具有比较高的导热系数，能对芯片进行良好的散热；而是载体的热膨胀系数与功放芯片的热膨胀系数比较接近，防止芯片在热胀冷缩的过程中被腔体拉裂；三是通过设计合适的载体厚度对芯片垫高，使得芯片的上表面于PCB的上表面基本持平。但载体的引入不可避免会在载体和腔体之间会形成一个缝隙，该缝隙会切断传统的微带金丝互连结构的地平面电流。在微波频段，由于工作波长远比缝隙深度长，缝隙深度对微带金丝键合的影响不明显。但是到了毫米波及太赫兹频段，工作波长和缝隙的深度相比拟，缝隙的存在会引起带内谐振，从而对传输性能造成严重恶化。
发明内容
本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构。
本发明的技术方案是：一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，包括毫米波功放芯片、散热载体和PCB共面波导，所述毫米波功放芯片共晶烧结到散热载体上，所述散热载体嵌入到腔体结构中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。
进一步地，所述毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与PCB共面波导的信号主线通过金丝键合连接，毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与PCB共面波导的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构。
进一步地，还包括微带到共面波导的转换结构，所述转换结构将PCB上的微带线主线转换为PCB共面波导。
进一步地，当两级功放芯片级联时，前级毫米波功放芯片的GSG PAD与后级毫米波功放芯片的GSG PAD之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。
进一步地，所述前级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线通过金丝键合连接，前级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构。
本发明的有益效果是：本发明通过在毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间设置类共面波导金丝键合互连结构进行互连，使得毫米波功放芯片的传输性能不再依赖于地平面的完整性，克服了地平面缺陷对传输性能的影响，并且与传统的印刷电路和金丝键合工艺兼容，具有结构简单、易于实现等优点，在毫米波及太赫兹频段有源器件与无源器件的互连设计中具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构的俯视图；
图2为本发明的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构的侧视图；
图3为本发明实施例中两级功放芯片级联时的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，为本发明的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构的俯视图和侧视图。一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，包括毫米波功放芯片、散热载体和PCB共面波导，所述毫米波功放芯片共晶烧结到散热载体上，所述散热载体嵌入到腔体结构中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。
实施例1
本发明的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构在与毫米波功放芯片输入输出相连的PCB上采用共面波导传输线，使得信号电流与地回路电流处于同一平面，实现毫米波功放芯片的输入与输出。
由于在散热载体和腔体之间不可避免会形成一个缝隙，该缝隙的深度约为载体的厚度；对传统的微带金丝键合结构来说，该缝隙的存在切断了地平面电流回路，在毫米波及太赫兹频段引起带内谐振，影响传输性能；因此，本发明通过设置类共面波导金丝键合互连结构，将毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间互连，从而实现信号的优良传输，解决因载体的引入造成地平面缺陷切断传统的微带金丝互连结构的地平面电流，引起带内谐振，对传输性能造成严重恶化的问题。
上述类共面波导金丝键合互连结构具体为：毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与PCB共面波导的信号主线通过金丝键合连接，毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与PCB共面波导的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构；类共面波导金丝键合互连结构具有完整的地电流回路，其传输性能不再依赖于地平面的完整性，可以克服地平面缺陷对传输性能的影响，并且与传统的印刷电路和金丝键合工艺兼容。
实施例2
本发明的类共面波导金丝键合互连结构采用金丝键合连接形式形成类似于共面波导的传输线形式，在金丝键合的两端为共面波导形式。
在毫米波功放芯片输入输出附近的PCB上需要共面波导传输线，在远离芯片的无源电路设计时可以根据需要采用微带形式，本发明利用一个微带到共面波导的转换结构，将PCB上的微带线主线转换为PCB共面波导。这里微带到共面波导的转换结构可以采用本领域中实现该功能的常用转换结构，本发明不做赘述。
本发明的PCB共面波导与毫米波功放芯片的GSG PAD之间通过上述类共面波导金丝键合互连结构进行互连，类共面波导金丝键合互连结构具体为：毫米波功放芯片的GSGPAD的主信号线与PCB共面波导的信号主线通过金丝键合连接，毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与PCB共面波导的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构；类共面波导金丝键合互连结构具有完整的地电流回路，其传输性能不再依赖于地平面的完整性，可以克服地平面缺陷对传输性能的影响，并且与传统的印刷电路和金丝键合工艺兼容。
实施例3
如图3所示，为本发明实施例中两级功放芯片级联时的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构的俯视图。本发明在当两级毫米波功放芯片级联时，在无前后干扰的前提下，可以直接采用类共面波导金丝键合互连结构连接毫米波功放芯片，即采用类共面波导金丝键合互连结构连接前级毫米波功放芯片的输出GSG PAD结构与后级毫米波功放芯片的输入GSG PAD结构，实现毫米波功放芯片的芯片间互连，从而消除芯片间PCB带来的级间互连损耗。
上述类共面波导金丝键合互连结构具体为：前级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线通过金丝键合连接，前级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构；类共面波导金丝键合互连结构具有完整的地电流回路，其传输性能不再依赖于地平面的完整性，可以克服地平面缺陷对传输性能的影响，并且与传统的印刷电路和金丝键合工艺兼容。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其特征在于，包括毫米波功放芯片、散热载体和PCB共面波导，所述毫米波功放芯片共晶烧结到散热载体上，所述散热载体嵌入到腔体结构中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD与PCB共面波导之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。
2.如权利要求1所述的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其特征在于，所述毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与PCB共面波导的信号主线通过金丝键合连接，毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与PCB共面波导的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构。
3.如权利要求2所述的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其特征在于，还包括微带到共面波导的转换结构，所述转换结构将PCB上的微带线主线转换为PCB共面波导。
4.如权利要求3所述的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其特征在于，当两级功放芯片级联时，前级毫米波功放芯片的GSG PAD与后级毫米波功放芯片的GSG PAD之间通过类共面波导金丝键合互连结构进行互连。
5.如权利要求4所述的用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构，其特征在于，所述前级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的主信号线通过金丝键合连接，前级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线分别与后级毫米波功放芯片的GSG PAD的两个地线通过金丝键合连接，构成类共面波导金丝键合互连结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910067066.5A CN109801907B (zh) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910067066.5A CN109801907B (zh) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109801907A true CN109801907A (zh) | 2019-05-24 |
| CN109801907B CN109801907B (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=66560189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910067066.5A Active CN109801907B (zh) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | 一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109801907B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111354704A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-30 | 南京迅测科技有限公司 | 梯型毫米波芯片键合结构 |
| CN113178671A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-27 | 电子科技大学 | 一种太赫兹单片电路过渡结构 |
| CN113381154A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-10 | 西安交通大学 | 一种同轴传输线与芯片的互联/过渡结构 |
| CN113540915A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-22 | 赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司 | 一种微同轴射频传输线及其gsg转接口 |
| CN114019619A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-08 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 | 一种光器件集成的电路结构以及装配方法 |
| CN114068466A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-02-18 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种基于金丝匹配技术的太赫兹芯片封装结构 |
| CN114428066A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-03 | 中北大学 | 一种基于elc谐振器和微孔的太赫兹生物传感器 |
| CN114497948A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种毫米波转换结构 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2807498Y (zh) * | 2005-06-01 | 2006-08-16 | 东南大学 | 基片集成波导——共面波导带通滤波器 |
| US7109922B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-09-19 | Roadeye Flr General Partnership | Rf system concept for vehicular radar having several beams |
| CN102394361A (zh) * | 2011-06-29 | 2012-03-28 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种超宽带天线及终端 |
| CN203057081U (zh) * | 2012-12-31 | 2013-07-10 | 南京才华科技集团有限公司 | Q波段毫米波功率放大器 |
| CN205812005U (zh) * | 2016-01-22 | 2016-12-14 | 南京誉葆科技有限公司 | 一种五通道毫米波收发组件 |
| CN106409701A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-15 | 中国科学院半导体研究所 | 一种用于金丝键合的电极结构 |
-
2019
- 2019-01-24 CN CN201910067066.5A patent/CN109801907B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7109922B2 (en) * | 2002-04-19 | 2006-09-19 | Roadeye Flr General Partnership | Rf system concept for vehicular radar having several beams |
| CN2807498Y (zh) * | 2005-06-01 | 2006-08-16 | 东南大学 | 基片集成波导——共面波导带通滤波器 |
| CN102394361A (zh) * | 2011-06-29 | 2012-03-28 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种超宽带天线及终端 |
| CN203057081U (zh) * | 2012-12-31 | 2013-07-10 | 南京才华科技集团有限公司 | Q波段毫米波功率放大器 |
| CN205812005U (zh) * | 2016-01-22 | 2016-12-14 | 南京誉葆科技有限公司 | 一种五通道毫米波收发组件 |
| CN106409701A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-15 | 中国科学院半导体研究所 | 一种用于金丝键合的电极结构 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111354704A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-30 | 南京迅测科技有限公司 | 梯型毫米波芯片键合结构 |
| CN113178671A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-27 | 电子科技大学 | 一种太赫兹单片电路过渡结构 |
| CN113381154A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-10 | 西安交通大学 | 一种同轴传输线与芯片的互联/过渡结构 |
| CN113381154B (zh) * | 2021-05-20 | 2022-07-12 | 西安交通大学 | 一种同轴传输线与芯片的互联/过渡结构 |
| CN113540915A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-22 | 赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司 | 一种微同轴射频传输线及其gsg转接口 |
| CN114068466A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-02-18 | 电子科技大学长三角研究院(湖州) | 一种基于金丝匹配技术的太赫兹芯片封装结构 |
| CN114019619A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-02-08 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 | 一种光器件集成的电路结构以及装配方法 |
| CN114497948A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种毫米波转换结构 |
| CN114428066A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-03 | 中北大学 | 一种基于elc谐振器和微孔的太赫兹生物传感器 |
| CN114428066B (zh) * | 2022-01-28 | 2023-08-04 | 中北大学 | 一种基于elc谐振器和微孔的太赫兹生物传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109801907B (zh) | 2020-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109801907A (zh) | 一种用于毫米波芯片封装的类共面波导金丝键合互连结构 | |
| CN104377418B (zh) | 基于集成技术的太赫兹多功能器件 | |
| KR101001022B1 (ko) | 공간 전력 결합기에 대한 전력 매니지먼트 | |
| US6181718B1 (en) | Electronically cooled semiconductor laser module with modified ground line inductance | |
| CN105514566A (zh) | 毫米波瓦式相控阵天线tr组件 | |
| CN101656335B (zh) | 非对称式的超大功率射频开关模块及其制备方法 | |
| CN110161467A (zh) | 一种Ku波段四通道微波T/R组件 | |
| CN112993506B (zh) | 太赫兹无跳丝微带探针单片及系统级电路一体化封装结构 | |
| KR20120078697A (ko) | 정밀 도파관 인터페이스 | |
| CN110505019B (zh) | 一种基于片上太赫兹倍频调制多功能芯片 | |
| CN105609489B (zh) | 基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构 | |
| CN109617621A (zh) | 可调式的太赫兹小型化多功能集成射频前端 | |
| Makhlouf et al. | Monolithically integrated THz photodiodes with CPW-to-WR3 E-plane transitions for photodiodes packages with WR3-outputs | |
| CN208999557U (zh) | 一种四通道微波t/r组件 | |
| CN112993505B (zh) | 太赫兹无跳丝共面波导单片及系统级电路低插损封装结构 | |
| US6465858B2 (en) | Semiconductor device package for optical communication device | |
| JP3927514B2 (ja) | 電磁波発生装置 | |
| CN111384898B (zh) | 一种多模的肖特基倍频结构 | |
| CN107492786A (zh) | 一种smd小型化封装的vcsel制造工艺 | |
| Zhang et al. | Broadband flip‐suspended‐microstrip transition for millimeter‐wave MMIC package | |
| CN110335850B (zh) | 一种光电芯片的封装结构 | |
| KR101342885B1 (ko) | 최소 가공 및 조립 오차를 갖는 Ｋａ 대역 고출력 증폭기 | |
| CN111541488B (zh) | 一种高速宽带微波光发射模块 | |
| US12332489B2 (en) | Opto-electronic integrated module | |
| Ji et al. | A design of broadband TR module based on 3D silicon package |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |