[發明專利]一種用于毫米波芯片封裝的類共面波導金絲鍵合互連結構

有效

• 申請號: 201910067066.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109801907B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張勇;吳成凱;朱華利;杜浩;徐銳敏;延波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L25/18
• 分類號: H01L25/18;H01L23/538
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種用于毫米波芯片封裝的類共面波導金絲鍵合互連結構，其包括毫米波功放芯片、散熱載體和PCB共面波導，所述毫米波功放芯片共晶燒結到散熱載體上，所述散熱載體嵌入到腔體結構中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD與PCB共面波導之間通過類共面波導金絲鍵合互連結構進行互連。本發明通過在毫米波功放芯片的GSG PAD與PCB共面波導之間設置類共面波導金絲鍵合互連結構進行互連，使得毫米波功放芯片的傳輸性能不再依賴于地平面的完整性，克服了地平面缺陷對傳輸性能的影響，并且與傳統的印刷電路和金絲鍵合工藝兼容，具有結構簡單、易于實現等優點，在毫米波及太赫茲頻段有源器件與無源器件的互連設計中具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及毫米波及太赫茲頻段芯片封裝，具體為一種用于毫米波芯片封裝的類共面波導金絲鍵合互連結構。

背景技術

隨著微波頻段頻譜資源的利用和開發，各種電子系統的工作頻率已經從微波頻段擴展到了毫米波及太赫茲頻段。與微波相比，毫米波及太赫茲波具有波長短、頻帶寬、信息容量大等優勢，毫米波及太赫茲波技術被廣泛應用于通信、雷達、電子對抗、精確制導、生物醫療等領域。

在毫米波及太赫茲頻段，放大器能夠放大毫米波及太赫茲頻段的信號，是該頻段收發系統的關鍵器件。功放MMIC(Microwave Monolithic Integrated Circuit，微波單片集成電路)將直流功率轉化為輸出的射頻功率，同時也提高了系統的集成度。一般來說，在毫米波及太赫茲頻段的功放其效率大多在20％左右，其余大部分能量以熱能的形式損耗掉。如果功放芯片工作時產生是熱量不能及時的散出去，可能導致芯片工作不穩定，甚至燒毀芯片。所以，在進行系統設計時，必須考慮MMIC放大器芯片的散熱問題。

微帶線作為微波集成電路中最廣泛使用的傳輸線，具有設計簡單、成本低廉、便于平面集成等優點，也一直沿用到毫米波及太赫茲頻段。MMIC芯片的輸入輸出一般為GSG PAD結構，方便進行在片測試。GSG(Ground Signal Ground，地-信號-地)PAD(引腳)結構本質上相當于一段很短的共面波導，中間的主線也可以作為微帶線使用。當MMIC芯片與微帶線互連時，通常是在微帶線與芯片輸入、輸出微帶之間鍵合金絲來實現互連，而芯片輸入輸出GSG結構的接地PAD通常被忽略使用。

微帶線作為雙導體傳輸線，其傳輸性能必須依賴于地平面的完整性。當地平面不完整或者存在缺陷時，會對傳輸性能造成影響。這樣的缺陷可以被用來設計各種諧振器或者濾波器，即所謂的缺陷地結構DGS(Defected Ground Structure)。當這樣的缺陷不被期望時，就可能對微帶線的傳輸性能造成極大影響。

在微波、毫米波及太赫茲頻段MMIC功放模塊的設計中，常常會引入載體對芯片散熱。引入載體主要有以下幾個目的：一是載體具有比較高的導熱系數，能對芯片進行良好的散熱；而是載體的熱膨脹系數與功放芯片的熱膨脹系數比較接近，防止芯片在熱脹冷縮的過程中被腔體拉裂；三是通過設計合適的載體厚度對芯片墊高，使得芯片的上表面于PCB的上表面基本持平。但載體的引入不可避免會在載體和腔體之間會形成一個縫隙，該縫隙會切斷傳統的微帶金絲互連結構的地平面電流。在微波頻段，由于工作波長遠比縫隙深度長，縫隙深度對微帶金絲鍵合的影響不明顯。但是到了毫米波及太赫茲頻段，工作波長和縫隙的深度相比擬，縫隙的存在會引起帶內諧振，從而對傳輸性能造成嚴重惡化。

發明內容

本發明的發明目的是：為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明提出了一種用于毫米波芯片封裝的類共面波導金絲鍵合互連結構。

本發明的技術方案是：一種用于毫米波芯片封裝的類共面波導金絲鍵合互連結構，包括毫米波功放芯片、散熱載體和PCB共面波導，所述毫米波功放芯片共晶燒結到散熱載體上，所述散熱載體嵌入到腔體結構中，所述毫米波功放芯片的GSG PAD與PCB共面波導之間通過類共面波導金絲鍵合互連結構進行互連。