基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波、毫米波以及太赫茲通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路工藝的快速發(fā)展，芯片的工作頻率已經(jīng)進入毫米波及太赫茲頻段，且具有高集成度、低成本等優(yōu)點，已經(jīng)在集成收發(fā)電路、集成單元電路等方面有了很大的進展。
[0003]毫米波及太赫茲頻段下對芯片進行模塊化封裝需要采用金絲鍵合，會引入額外的損耗，且會使芯片的模塊輸入輸出端口的匹配變差，使得芯片的能量傳輸受到限制。
[0004]波導(dǎo)腔體可以在很寬的帶寬內(nèi)低損耗的傳輸能量，石英基片具有很小的介質(zhì)損耗角；合理的利用石英探針和波導(dǎo)腔體的過渡結(jié)構(gòu)，可以明顯的改善模塊化封裝引入的額外損耗以及芯片到模塊輸入輸出端口的匹配問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，包括金屬腔體;所述金屬腔體內(nèi)設(shè)有一個以上的波導(dǎo)腔體，一片以上的過渡探針;所述過渡探針其中一端端部位于波導(dǎo)腔體內(nèi)，所述過渡探針另一端設(shè)有需要封裝的芯片;所述芯片通過鍵合金線與過渡探針相接，且在相接處設(shè)有導(dǎo)電膠或/和金屬凸臺。
[0007]進一步地，所述波導(dǎo)腔體包括輸入波導(dǎo)腔和輸出波導(dǎo)腔，且在輸入波導(dǎo)腔和輸出波導(dǎo)腔的側(cè)邊分別開設(shè)有一個供過渡探針插入的波導(dǎo)腔耦合窗。
[0008]再進一步地，每個波導(dǎo)腔耦合窗處均設(shè)有一個過渡探針，且過渡探針的其中一端采用共面波導(dǎo)形式與芯片通過鍵合金線相連。
[0009]更進一步地，所述過渡探針為E面耦合探針或H面耦合探針。當(dāng)過渡探針為E面耦合探針時，波導(dǎo)腔耦合窗的中線距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。當(dāng)過渡探針為H面耦合探針時，過渡探針伸入波導(dǎo)腔的一端的中心距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。
[0010]另外，所述芯片與過渡探針相接處的剖面設(shè)有導(dǎo)電膠。
[0011]此外，所述金屬凸臺的高度與芯片高度相等。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
(1)本發(fā)明回波損耗良好，有效減小封裝模塊與芯片之間的能量反射；
(2)本發(fā)明插入損耗低，在W波段，對具有輸入輸出兩個端口進行波導(dǎo)探針過渡的封裝模塊，引入的損耗典型值為2dB;
(3)本發(fā)明的工作帶寬可以覆蓋整個波導(dǎo)工作的頻段； (4)本發(fā)明具有普適性，可以應(yīng)用到其他波段以及推廣到采用其他工藝的芯片；
(5)本發(fā)明設(shè)計簡單，加工方便；
(6)本發(fā)明模塊端口采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭接頭，便于安裝與測試。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實施例所采用的硅襯底功率放大器芯片增益和回波損耗的片上測試圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實施例進行模塊化封裝后增益與回波損耗的側(cè)視圖。
[0016]其中，附圖中標(biāo)記對應(yīng)的零部件名稱為:1-金屬腔體，2-過渡探針，3-芯片，4-鍵合金線，5-導(dǎo)電膠，6-金屬凸臺，7-輸入波導(dǎo)腔，8-輸出波導(dǎo)腔，9-波導(dǎo)腔親合窗。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0018]如圖1?3所示，基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，包括金屬腔體I;所述金屬腔體內(nèi)設(shè)有一個以上的波導(dǎo)腔體，一片以上的過渡探針2;所述過渡探針其中一端端部位于波導(dǎo)腔體內(nèi)，所述過渡探針另一端設(shè)有需要封裝的芯片3;所述芯片通過鍵合金線4與過渡探針相接，且在相接處設(shè)有導(dǎo)電膠5或/和金屬凸臺6。
[0019]其中，金屬腔體可以進行鍍金處理，以便良好的接地;探針采用多級高低阻抗匹配段結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)芯片與模塊端口的良好匹配;然而在過渡探針與芯片之間增加金屬凸臺，對芯片與過渡探針相接的剖面用導(dǎo)電膠進行封邊，明顯減小模塊化封裝產(chǎn)生的損耗。作為一種優(yōu)選，所述芯片為硅襯底芯片;所述過渡探針為石英探針，當(dāng)然也可以為其他材料的探針；所述金屬凸臺的高度與芯片高度相等。另外，本發(fā)明的鍵合金線的信號線長度對模塊的插入損耗和匹配有影響，原則上越短越好。
[0020]具體地，所述波導(dǎo)腔體包括輸入波導(dǎo)腔7和輸出波導(dǎo)腔8，且在輸入波導(dǎo)腔和輸出波導(dǎo)腔的側(cè)邊(具體地為相應(yīng)波導(dǎo)腔的寬邊)分別開設(shè)有一個供過渡探針插入的波導(dǎo)腔耦合窗9。
[0021]然而，本實施例設(shè)置了兩個過渡探針，每個波導(dǎo)腔耦合窗處均設(shè)有一個過渡探針，且芯片設(shè)置于兩個過渡探針之間，兩個過渡探針的其中一端采用共面波導(dǎo)形式與芯片通過鍵合金線相連，另一端通過高低阻抗匹配段實現(xiàn)芯片與模塊輸入輸出端口的匹配。另外，本實施例的過渡探針厚度為127μπι，且過渡探針上表地用以更好的接地。
[0022]作為一種選擇，所述過渡探針為E面耦合探針或H面耦合探針。
[0023]當(dāng)過渡探針為E面耦合探針時，波導(dǎo)腔耦合窗的中線距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。
[0024]當(dāng)過渡探針為H面耦合探針時，過渡探針伸入波導(dǎo)腔的一端的中心距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。
[0025]值得說明，本發(fā)明適用于W波段、F波段、D波段，同時本發(fā)明不僅適用于硅襯底芯片，還適用于其他芯片。
[0026]按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本發(fā)明上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括金屬腔體(I);所述金屬腔體內(nèi)設(shè)有一個以上的波導(dǎo)腔體，一片以上的過渡探針(2);所述過渡探針其中一端端部位于波導(dǎo)腔體內(nèi)，所述過渡探針另一端設(shè)有需要封裝的芯片(3);所述芯片通過鍵合金線(4)與過渡探針相接，且在相接處設(shè)有導(dǎo)電膠(5)或/和金屬凸臺(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述波導(dǎo)腔體包括輸入波導(dǎo)腔(7)和輸出波導(dǎo)腔(8)，且在輸入波導(dǎo)腔和輸出波導(dǎo)腔的側(cè)邊分別開設(shè)有一個供過渡探針插入的波導(dǎo)腔耦合窗(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個波導(dǎo)腔耦合窗處均設(shè)有一個過渡探針，且過渡探針的其中一端采用共面波導(dǎo)形式與芯片通過鍵合金線相連。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過渡探針為E面耦合探針或H面耦合探針。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片與過渡探針相接處的剖面設(shè)有導(dǎo)電膠。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬凸臺的高度與芯片高度相等。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)過渡探針為E面耦合探針時，波導(dǎo)腔耦合窗的中線距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)過渡探針為H面耦合探針時，過渡探針伸入波導(dǎo)腔的一端的中心距波導(dǎo)腔段路面為四分之一波導(dǎo)波長。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于改進的波導(dǎo)探針過渡對芯片進行模塊化封裝的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明包括金屬腔體；所述金屬腔體內(nèi)設(shè)有一個以上的波導(dǎo)腔體，一片以上的過渡探針；所述過渡探針其中一端端部位于波導(dǎo)腔體內(nèi)，所述過渡探針另一端設(shè)有需要封裝的芯片；所述芯片通過鍵合金線與過渡探針相接，且在相接處設(shè)有導(dǎo)電膠或/和金屬凸臺。本發(fā)明回波損耗良好，有效減小封裝模塊與芯片之間的能量反射。
【IPC分類】H01L23/66
【公開號】CN105609489
【申請?zhí)枴緾N201511006043
【發(fā)明人】王瑞濤, 唐海林, 熊永忠
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日