CN105609489A - 基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构。本发明包括金属腔体；所述金属腔体内设有一个以上的波导腔体，一片以上的过渡探针；所述过渡探针其中一端端部位于波导腔体内，所述过渡探针另一端设有需要封装的芯片；所述芯片通过键合金线与过渡探针相接，且在相接处设有导电胶或/和金属凸台。本发明回波损耗良好，有效减小封装模块与芯片之间的能量反射。

Description

基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构
技术领域
本发明涉及微波、毫米波以及太赫兹通信技术领域，具体涉及一种基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构。
背景技术
随着集成电路工艺的快速发展，芯片的工作频率已经进入毫米波及太赫兹频段，且具有高集成度、低成本等优点，已经在集成收发电路、集成单元电路等方面有了很大的进展。
毫米波及太赫兹频段下对芯片进行模块化封装需要采用金丝键合，会引入额外的损耗，且会使芯片的模块输入输出端口的匹配变差，使得芯片的能量传输受到限制。
波导腔体可以在很宽的带宽内低损耗的传输能量，石英基片具有很小的介质损耗角；合理的利用石英探针和波导腔体的过渡结构，可以明显的改善模块化封装引入的额外损耗以及芯片到模块输入输出端口的匹配问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，包括金属腔体；所述金属腔体内设有一个以上的波导腔体，一片以上的过渡探针；所述过渡探针其中一端端部位于波导腔体内，所述过渡探针另一端设有需要封装的芯片；所述芯片通过键合金线与过渡探针相接，且在相接处设有导电胶或/和金属凸台。
进一步地，所述波导腔体包括输入波导腔和输出波导腔，且在输入波导腔和输出波导腔的侧边分别开设有一个供过渡探针插入的波导腔耦合窗。
再进一步地，每个波导腔耦合窗处均设有一个过渡探针，且过渡探针的其中一端采用共面波导形式与芯片通过键合金线相连。
更进一步地，所述过渡探针为E面耦合探针或H面耦合探针。当过渡探针为E面耦合探针时，波导腔耦合窗的中线距波导腔段路面为四分之一波导波长。当过渡探针为H面耦合探针时，过渡探针伸入波导腔的一端的中心距波导腔段路面为四分之一波导波长。
另外，所述芯片与过渡探针相接处的剖面设有导电胶。
此外，所述金属凸台的高度与芯片高度相等。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明回波损耗良好，有效减小封装模块与芯片之间的能量反射；
（2）本发明插入损耗低，在W波段，对具有输入输出两个端口进行波导探针过渡的封装模块，引入的损耗典型值为2dB；
（3）本发明的工作带宽可以覆盖整个波导工作的频段；
（4）本发明具有普适性，可以应用到其他波段以及推广到采用其他工艺的芯片；
（5）本发明设计简单，加工方便；
（6）本发明模块端口采用标准法兰接头，便于安装与测试。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例所采用的硅衬底功率放大器芯片增益和回波损耗的片上测试图。
图3为本发明实施例进行模块化封装后增益与回波损耗的侧视图。
其中，附图中标记对应的零部件名称为：1-金属腔体，2-过渡探针，3-芯片，4-键合金线，5-导电胶，6-金属凸台，7-输入波导腔，8-输出波导腔，9-波导腔耦合窗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1～3所示，基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，包括金属腔体1；所述金属腔体内设有一个以上的波导腔体，一片以上的过渡探针2；所述过渡探针其中一端端部位于波导腔体内，所述过渡探针另一端设有需要封装的芯片3；所述芯片通过键合金线4与过渡探针相接，且在相接处设有导电胶5或/和金属凸台6。
其中，金属腔体可以进行镀金处理，以便良好的接地；探针采用多级高低阻抗匹配段结构，实现芯片与模块端口的良好匹配；然而在过渡探针与芯片之间增加金属凸台，对芯片与过渡探针相接的剖面用导电胶进行封边，明显减小模块化封装产生的损耗。作为一种优选，所述芯片为硅衬底芯片；所述过渡探针为石英探针，当然也可以为其他材料的探针；所述金属凸台的高度与芯片高度相等。另外，本发明的键合金线的信号线长度对模块的插入损耗和匹配有影响，原则上越短越好。
具体地，所述波导腔体包括输入波导腔7和输出波导腔8，且在输入波导腔和输出波导腔的侧边（具体地为相应波导腔的宽边）分别开设有一个供过渡探针插入的波导腔耦合窗9。
然而，本实施例设置了两个过渡探针，每个波导腔耦合窗处均设有一个过渡探针，且芯片设置于两个过渡探针之间，两个过渡探针的其中一端采用共面波导形式与芯片通过键合金线相连，另一端通过高低阻抗匹配段实现芯片与模块输入输出端口的匹配。另外，本实施例的过渡探针厚度为127μm，且过渡探针上表地用以更好的接地。
作为一种选择，所述过渡探针为E面耦合探针或H面耦合探针。
当过渡探针为E面耦合探针时，波导腔耦合窗的中线距波导腔段路面为四分之一波导波长。
当过渡探针为H面耦合探针时，过渡探针伸入波导腔的一端的中心距波导腔段路面为四分之一波导波长。
值得说明，本发明适用于W波段、F波段、D波段，同时本发明不仅适用于硅衬底芯片，还适用于其他芯片。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，包括金属腔体（1）；所述金属腔体内设有一个以上的波导腔体，一片以上的过渡探针（2）；所述过渡探针其中一端端部位于波导腔体内，所述过渡探针另一端设有需要封装的芯片（3）；所述芯片通过键合金线（4）与过渡探针相接，且在相接处设有导电胶（5）或/和金属凸台（6）。
2.根据权利要求1所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，所述波导腔体包括输入波导腔（7）和输出波导腔（8），且在输入波导腔和输出波导腔的侧边分别开设有一个供过渡探针插入的波导腔耦合窗（9）。
3.根据权利要求2所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，每个波导腔耦合窗处均设有一个过渡探针，且过渡探针的其中一端采用共面波导形式与芯片通过键合金线相连。
4.根据权利要求2所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，所述过渡探针为E面耦合探针或H面耦合探针。
5.根据权利要求1所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，所述芯片与过渡探针相接处的剖面设有导电胶。
6.根据权利要求1所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，所述金属凸台的高度与芯片高度相等。
7.根据权利要求4所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，当过渡探针为E面耦合探针时，波导腔耦合窗的中线距波导腔段路面为四分之一波导波长。
8.根据权利要求4所述的基于改进的波导探针过渡对芯片进行模块化封装的结构，其特征在于，当过渡探针为H面耦合探针时，过渡探针伸入波导腔的一端的中心距波导腔段路面为四分之一波导波长。
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