CN109887904A - 一种毫米波芯片的封装结构及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明适用于微电子组装技术领域，提供了一种毫米波芯片的封装结构及印刷电路板，所述毫米波芯片的封装结构，包括：用于承载所述毫米波芯片的芯片载板，以及，覆盖于所述芯片载板上与所述芯片载板之间形成至少一个金属腔体的芯片盖板，其中，所述金属腔体用于容纳所述毫米波芯片，所述芯片盖板上设置有延伸至所述金属腔体的金属脊。本发明提供的毫米波芯片的封装结构具备较好的空间隔离度，有利于提高所封装的毫米波芯片的射频性能。

Description

一种毫米波芯片的封装结构及印刷电路板

技术领域

本发明属于微电子组装技术领域，尤其涉及一种毫米波芯片的封装结构及印刷电路板。

背景技术

微电子封装是将半导体集成电路芯片可靠的安装到一定外壳上，印刷电路板上的芯片封装后，封装的外壳具有固定、密封、保护芯片、连接内部电路和外部电路的作用，印刷电路板可广泛应用于无线电系统，包括军用方面的战场识别、通信、雷达和制导等，在民用方面的5G通信设备，汽车防撞雷达设备等。

现有技术中，芯片通常会被封装于一金属腔体内，然而，由于毫米波芯片的射频信号的传输路径不连续性，会导致传输信号在毫米波芯片的输入侧产生空间辐射，辐射出的电磁信号会通过金属腔体传播到芯片的输出侧。可见，现有的封装方式应用于毫米波芯片时，空间隔离度性能较差，影响毫米波器件的射频性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种毫米波芯片的封装结构，旨在解决现有技术中毫米波芯片的封装结构的空间隔离度差的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种毫米波芯片的封装结构，包括：

用于承载所述毫米波芯片的芯片载板，以及，覆盖于所述芯片载板上与所述芯片载板之间可形成至少一个金属腔体的芯片盖板，其中，所述金属腔体用于容纳所述毫米波芯片；

所述芯片盖板上设置有延伸至所述金属腔体的金属脊。

可选的，所述金属脊与所述芯片盖板一体成型。

可选的，所述金属脊与所述芯片盖板可拆卸固定连接。

可选的，所述金属脊包括长方体形状的金属块。

可选的，所述金属脊延伸至所述金属腔体内延伸长度由所述毫米波芯片的传输频率确定。

可选的，所述金属脊与所述芯片载板的间隔大于所述毫米波芯片的厚度。

可选的，所述毫米波芯片的封装结构还包括：输入单元和输出单元；

所述输入单元和所述输出单元分别用于连接所述毫米波芯片的芯片输入端和芯片输出端，所述芯片盖板与所述芯片载板形成金属腔体时，所述输入单元和所述输出单元分别位于所述金属腔体的两侧。

可选的，所述输入单元包括串联连接的输入端口和第一微带线，所述第一微带线用于连接所述毫米波芯片的芯片输入端。

可选的，所述输出单元包括串联连接的输出端口和第二微带线，所述第二微带线用于连接所述毫米波芯片的芯片输出端。

本发明实施例的第二方面提供了一种印刷电路板，所述印刷电路板包括所述的毫米波芯片的封装结构。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明提供的毫米波芯片的封装结构，在芯片盖板上设置有金属脊，该金属脊在芯片盖板覆盖于芯片载板时，延伸至芯片盖板与芯片载板形成的金属腔体，使得芯片盖板、芯片载板之间形成了脊波导传输结构，利用脊波导传输结构产生耦合效应，可以将辐射到金属腔体的电磁信号耦合或反射到芯片载板，从而抑制电磁信号的通过，提高金属腔体两侧的空间隔离度，保障毫米波芯片的射频性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的毫米波芯片的封装结构；

图2是本发明实施例提供的金属脊对金属腔体两侧端口传输特性影响曲线；

图3是本发明实施例提供的另一种毫米波芯片的封装结构；

图4是本发明实施例提供的毫米波芯片的封装结构的芯片盖板与芯片载板未形成金属腔体时的三维视图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，图1是本发明实施例提供的毫米波芯片的封装结构，详述如下：

如图1所示，上述的毫米波芯片的封装结构包括：用于承载毫米波芯片3的芯片载板4，以及，覆盖于芯片载板上4与芯片载板4之间可形成至少一个金属腔体5的芯片盖板1，其中，金属腔体5用于容纳毫米波芯片3，芯片盖板1上设置有延伸至金属腔体5的金属脊2。

在本发明实施例中，射频信号传输到毫米波芯片3的输入侧时，由于射频信号的传输路径的不连续性，会导致传输信号在毫米波芯片3的输入侧产生空间辐射，辐射出的电磁信号通过金属腔体5传输到毫米波芯片3的输出侧，导致金属腔体5的空间隔离度较差，影响毫米波芯片的射频性能。

本发明在上述的毫米波芯片的封装结构的芯片盖板1上设置有金属脊2，金属脊2在芯片盖板1覆盖于芯片载板4时，延伸至芯片盖板1与芯片载板4形成的金属腔体5，因而芯片盖板1和芯片载板4形成了脊波导结构，利用脊波导传输结构产生耦合效应。

芯片盖板1和芯片载板4的形状为长方体，左侧板和右侧板分别位于芯片盖板1、芯片载板4的左侧和右侧，芯片盖板1、芯片载板4和左侧板、右侧板密封后形成矩形封装壳，矩形封装壳内部形成矩形金属腔体5，封装壳的内部的表面均为金属层，电磁能量在金属腔体5内进行传输。

具体的，金属脊2和芯片载板4产生了耦合效应，耦合效应使金属脊2和芯片载板4存在紧密配合和相互影响，金属脊2和芯片载板4通过相互作用从金属脊2向芯片载板4传输能量。耦合效应将辐射到金属腔体5的电磁信号耦合或反射到芯片载板4上，从而抑制了电磁信号在金属腔体5的传播，提高了金属腔体5两侧端口的空间隔离度。

由上可知，本发明通过在芯片盖板1上设置金属脊2，芯片盖板1、金属脊2和芯片载板4构成了脊波导结构，通过脊波导结构中的金属腔体5的电磁能量因脊波导结构的耦合效应会耦合或反射到芯片载板4，因而抑制了电磁能量在金属腔体5的传输，提高了金属腔体5两侧端口的空间隔离度。

可选的，金属脊2与芯片盖板1一体成型。

在本发明实施例中，金属脊2与芯片盖板1是一体成型设置的，此结构增加了金属脊2和芯片盖板1的稳固性。

可选的，金属脊2与芯片盖板1可拆卸固定连接。

在本发明实施例中，金属脊2与芯片盖板1可拆卸固定连接，可在毫米波芯片封装前灵活的选择金属脊2类型，操作方便，易于更换。

可选的，金属脊2包括长方体形状的金属块。

在本发明实施例中，金属脊2一般采用长方体形状的金属块，金属脊2的形状，是通过在上述毫米波芯片的封装结构中产生脊波导结构、适合在金属腔体5安装和金属脊2延伸至金属腔体5的延伸长度适宜，三者配合设置，以能够最大程度的提高金属腔体5两侧端口的空间隔离度为原则设计金属脊2。

参见图2，图2是本发明实施例提供的金属脊对金属腔体两侧端口传输特性影响曲线。金属脊2延伸至金属腔体5内的延伸长度由毫米波芯片3的传输频率确定。

在本发明实施例中，金属脊2延伸至金属腔体5的延伸长度记为L，在金属脊2选用长方体的金属块时，图中的横坐标为金属腔体5传输电磁能量的频率，此频率和在毫米波芯片3中传输的频率相同，记为f，纵坐标为从金属腔体5输出的能量和输入到金属腔体5能量的对数比，称作传输系数，记为S₂₁，传输系数S₂₁越大，说明从金属腔体5输出的电磁能量越多，金属腔体5两侧端口的空间隔离度越差，延伸长度L需要根据频率f的大小确定，才能有效的提高金属腔体5两侧端口的空间隔离度。由图可知：

只改变L，在L＝0时，即上述毫米波芯片的封装结构中没有金属脊2时，在金属腔体5两侧端口产生的传输系数S₂₁总体偏大，出现最大传输系数(S₂₁)_max时的频率f最高，说明在未加金属脊2时，在金属腔体5的输出端口输出了较多的电磁能量，且频率f越高，电磁能量越易在金属腔体5的输出端口出现强耦合现象。

随着L的增加，金属腔体5两侧端口的传输系数S₂₁总体上呈现减小的趋势，且出现最大传输系数(S₂₁)_max点的频率f和最大传输系数(S₂₁)_max也逐渐降低，说明随着L的增加，从金属腔体5的输出端口输出的电磁能量逐渐减少，电磁能量在金属腔体5的输出端口出现强耦合现象的频率f也在降低，金属腔体5抑制高频电磁能量通过的能力越强。

但L和S₂₁并不是一直呈反比关系，在同一频率f下，L越大，传输系数S₂₁也会有较大的情况，如f为25GHz时，L为1.2mm的传输系数比L为1.4mm时的传输系数小，而f和毫米波芯片3传输的频率相同，因此，L的大小的确定需根据输入到毫米波芯片3的传输频率决定，才能最大程度的提高金属腔体5两侧端口的空间隔离度。

可选的，金属脊2与芯片载板4的间隔大于毫米波芯片3的厚度。

在本发明实施例中，金属脊2与芯片载板4的间隔要大于毫米波芯片3的厚度，金属脊2与毫米波芯片3之间需留有空隙，以免因接触对毫米波芯片3造成损坏，影响毫米波芯片3的射频性能。

可选的，上述毫米波芯片的封装结构还包括：输入单元和输出单元，上述的输入单元和输出单元分别用于连接上述毫米波芯片3的芯片输入端和芯片输出端，芯片盖板1与芯片载板4形成金属腔体5时，输入单元和输出单元分别位于金属腔体5的两侧。

在本发明实施例中，上述的毫米波芯片的封装结构中的射频信号通过上述的输入单元输入至毫米波芯片3，经毫米波芯片3处理的射频信号通过上述的输出单元从毫米波芯片3输出。

参见图3，图3是本发明实施例提供的另一种毫米波芯片的封装结构，上述的输入单元包括串联连接的输入端口7和第一微带线6，第一微带线6用于连接毫米波芯片3的芯片输入端。

在本发明实施例中，射频信号通过输入端口7传输到第一微带线6，第一微带线6将射频信号传输到毫米波芯片3中。在第一微带线6将射频信号传输到毫米波芯片3时，因传输路径的不连续性，射频信号会在毫米波芯片3的输入端产生空间辐射，辐射出的电磁信号通过脊波导结构，经过耦合效应，大部分电磁能量能耦合或反射到芯片载板4，从而抑制了电磁信号在金属腔体5的通过。

参见图4，图4是本发明实施例提供的毫米波芯片的封装结构芯片盖板与芯片载板未形成金属腔体时的三维视图，上述输出单元包括串联连接的输出端口9和第二微带线8，第二微带线8用于连接毫米波芯片3的芯片输出端。

在本发明实施例中，经毫米波芯片3处理的射频信号通过第二微带线8传输到输出端口9并从输出端口9传输出去。同时，在金属腔体5传播的经过耦合效应剩余的少量电磁能量会在第二微带线8上耦合并传输到输出端口9并从输出端口9传输出去，在金属腔体5传输的电磁能量的减少，从输出端口9输出的电磁能量就会减少，因此提高了金属腔体5两侧端口的空间隔离度，保障了毫米波芯片的射频性能。

可选的，上述的印刷电路板包括上述的毫米波芯片的封装结构。

在本发明实施例中，上述的毫米波芯片的封装结构应用于上述的印刷电路板中。

由上可知，本发明通过在毫米波芯片的封装结构中增加金属脊，使毫米波芯片的封装结构中形成脊波导结构，脊波导结构的耦合效应抑制因传输路径不连续性产生的空间辐射在金属腔体的传播，进而提高了金属腔体两侧的空间隔离度，保障了毫米波芯片的射频性能。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种毫米波芯片的封装结构，其特征在于，包括：

用于承载所述毫米波芯片的芯片载板，以及，覆盖于所述芯片载板上与所述芯片载板之间可形成至少一个金属腔体的芯片盖板，其中，所述金属腔体用于容纳所述毫米波芯片；

所述芯片盖板上设置有延伸至所述金属腔体的金属脊。

2.如权利要求1所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述金属脊与所述芯片盖板一体成型。

3.如权利要求1所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述金属脊与所述芯片盖板可拆卸固定连接。

4.如权利要求1所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述金属脊包括长方体形状的金属块。

5.如权利要求1所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述金属脊延伸至所述金属腔体内的延伸长度由所述毫米波芯片的传输频率确定。

6.如权利要求5所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述金属脊与所述芯片载板的间隔大于所述毫米波芯片的厚度。

7.如权利要求1至6任一项所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述毫米波芯片的封装结构还包括：

输入单元和输出单元；

所述输入单元和所述输出单元分别用于连接所述毫米波芯片的芯片输入端和芯片输出端，所述芯片盖板与所述芯片载板形成金属腔体时，所述输入单元和所述输出单元分别位于所述金属腔体的两侧。

8.如权利要求7所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述输入单元包括串联连接的输入端口和第一微带线，所述第一微带线用于连接所述毫米波芯片的芯片输入端。

9.如权利要求7所述的毫米波芯片的封装结构，其特征在于，所述输出单元包括串联连接的输出端口和第二微带线，所述第二微带线用于连接所述毫米波芯片的芯片输出端。

10.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板包括如权利要求1至9中任一项所述的毫米波芯片的封装结构。