CN111697301A - 一种基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，包括脊波导，毫米波芯片，微带线输入口，金线及开槽，开槽贯通金属箔，开槽与脊波导的尺寸适配，开槽的形状可以为直槽、蝴蝶领结槽或C型槽的任一种，毫米波芯片采用焊接或粘接固定在金属箔的上部，开槽的尺寸和电磁波的工作频率成负相关关系。采用本发明的基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，可以显著降低设计成本，方便芯片封装，并且可以减小高频损耗。

Description

一种基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构
技术领域
本发明属于芯片封装工艺，特别是一种基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构。
背景技术
目前，毫米波应用在社会生活中的各个领域，例如军事雷达、民用无人驾驶等各个领域，毫米波的产生、放大及处理都依托于半导体芯片，但是毫米波芯片的体积比较小，将芯片的信号导入波导接口需要特殊的芯片封装方案，通常的三种封装方案为：
现有方案1：鳍线过渡是较为传统的微带线到矩形波导过渡方式之一，该方案需要依托于介质基板，并且体积较大，造价高昂。
现有方案2：探针过渡也是传统过渡方式之一，该方案中不论探针结构设计如何变化，都需要将探针单独加工在介质基板上，或者直接集成在芯片电路上，此外，对探针安装的位置精度要求较高。
现有方案3：传统脊波导到芯片过渡通常经由一个介质板上的微带线完成。
上述三种方案均不适用于当芯片上毫米波输入输出口呈90度方向垂直，并且两者之间距离相对工作频率所对应的波导尺寸更小的封装，而且，单独使用介质基板加工过渡结构的成本较高，高频损耗大。
因此，有必要开发新型的芯片封装工艺，降低设计成本，方便芯片封装，并且减小高频损耗。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提出一种基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，技术方案如下：
一种无介质板宽带毫米波芯片封装结构，包括脊波导，毫米波芯片，微带线输入口，金线及开槽，开槽贯通金属箔，所述开槽与脊波导的尺寸适配。
进一步的，所述开槽的形状可以为直槽、蝴蝶领结槽或C型槽的任一种。
进一步的，所述的毫米波芯片采用焊接或粘接固定在金属箔的上部。
进一步的，所述毫米波芯片的上方为输出电极，下方为金属地，该金属地和金属箔相互导通并电连接，输出电极通过键合金属丝连接到金属箔。
进一步的，所述开槽的尺寸和电磁波的工作频率成负相关关系。
进一步的，所述的输出电极与金属箔通过一根或多根键合金属丝连接。
采用本发明的基于脊波导的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，可以显著降低设计成本，方便芯片封装，并且可以减小高频损耗。
附图说明
图1：本发明的芯片封装结构俯视图。
图2：本发明的芯片封装结构立体图。
图3：本发明的芯片封装结构侧视图。
图4：本发明的芯片封装结构局部俯视图。
图5：本发明的芯片封装结构局部立体图。
图6：本发明的芯片封装结构另一局部立体图。
图7：本发明芯片封装结构的仿真S21传输参数和S11反射参数曲线。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出，虽然将结合优选实施例描述本发明，但是本领域技术人员应该理解，这些实施例并不是将本发明限制于这些实施例，相反，本发明旨在覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在本发明的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解，然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。
请参考图1、图2及图3，分别为本发明的芯片封装结构俯视图、立体图及侧视图，本发明的芯片封装结构包括标准矩形波导接口101，脊波导102，毫米波芯片103及金属片104，其中脊波导102可以有一定的弯曲度。
请参考图4本发明的芯片封装结构局部俯视图及图5局部立体图，本发明的芯片封装方案主要包括三部分，分别为脊波导102，毫米波芯片103，微带线输入口105，金线106及开槽107，该开槽尤其可以是C形开槽，例如C形的开槽107贯通金属箔，该C形的开槽107促使电磁波从毫米波芯片103传输到下方的脊波导102，开槽的形状可以为贯通的直槽、蝴蝶领结槽或C形的开槽的任一种。
该封装结构的核心为C形的开槽107用于承载毫米波芯片103，并作为脊波导102的上盖，毫米波芯片103采用焊接或粘接固定在金属箔的上部。
毫米波芯片103位于C形的开槽107的一侧设置在金属箔的上方，毫米波芯片103的上方为输出电极，下方为金属地，该金属地和金属箔相互导通并电连接，输出电极通过一根或多根键合金属丝连接到金属箔，键合金属丝采用桥状跨越C型的开槽107并接触金属箔形成回路。
在金属箔的下方为单侧的脊波导102，金属箔作为脊波导102的无脊侧上盖和脊波导下部紧密连接。
进一步参考图6本发明的芯片封装结构另一局部立体图，金属箔在对准脊波导末端正上方处开设C型的开槽107，开槽的尺寸和工作频率成负相关关系，毫米波芯片103的背面为金属地，通过导电胶粘贴固定在C型的开槽107的侧面，同时也与金属箔和脊波导102的外壁实现共地，毫米波芯片103的微带线输入口105需对准C型的开槽107的中心位置，最后通过键合工艺将两根金线连接毫米波芯片103的微带线输入口105和C型的开槽107的另一侧金属地，电磁波信号通过金线106和C型的开槽107实现微带和脊波导之间的传输。
特别的，脊波导102在C型的开槽107的下部时，其高度要对应调整，以便形成和C型开槽107的耦合适配。
请参考图7本发明芯片封装结构的仿真S21传输参数和S11反射参数曲线，可以看出，采用本发明芯片封装结构进行电磁波传输的信号损益在可控范围内，信号基本没有泄露，技术效果良好。

Claims (6)

1.一种无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，包括脊波导，毫米波芯片，微带线输入口，金线及开槽，开槽贯通金属箔，所述开槽与脊波导的尺寸适配。
2.如权利要求1所述的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，所述开槽的形状可以为贯通的直槽、蝴蝶领结槽或C型槽的任一种。
3.如权利要求1所述的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，所述的毫米波芯片采用焊接或粘接固定在金属箔的上部。
4.如权利要求1所述的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，所述毫米波芯片的上方为输出电极，下方为金属地，该金属地和金属箔相互导通并电连接，输出电极通过键合金属丝连接到金属箔。
5.如权利要求1所述的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，所述开槽的尺寸和电磁波的工作频率成负相关关系。
6.如权利要求1所述的无介质板宽带毫米波芯片封装结构，其特征在于，所述的输出电极与金属箔通过一根或多根键合金属丝连接。
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