CN116013908A - 一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了芯片封装领域的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，包括射频连接器、管壳、宽带高频过渡转接板以及芯片电极焊盘，所述射频连接器固连在管壳上，射频连接器的射频引线通过焊接与宽带高频过渡转接板级联，所述宽带高频过渡转接板的射频输出端与芯片电极焊盘通过金丝键合互连。本发明能够降低芯片的传输损耗，提高光电子芯片封装带宽。

Description

一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构

技术领域

本发明涉及芯片封装领域，具体是一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构。

背景技术

在雷达、电子对抗和通信等领域中，电子系统朝着高频、宽频带方向发展，在射频传输链路过程中，总是会存在互连等信号不连续性，如接口互连、射频输入与基板之间的互连、光电子芯片之间以及宽带高频过渡转接板与芯片之间等的互连，对于不连续性的地方，对于较低的频段，传输线与芯片可通过金丝键合直接相连，但是在高频段下，不连续处带来影响不容小觑，插损和回波损耗增大，带宽性能恶化，如通过金丝互连的地方，金丝的电感效应剧烈增加，键合金丝的参数特性如数量、拱高、键合点间距、金丝长度等都会对微波传输特性产生严重的影响，尤其在毫米波，键合金丝的寄生电感效应尤为明显。

传统思维是对信号不连续的每一段均进行50欧姆级联补偿，达到提高带宽的目的，但是但是将每一段级联一起后反射较大，传输损耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，包括射频连接器、管壳、宽带高频过渡转接板以及芯片电极焊盘，所述射频连接器固连在管壳上，射频连接器的射频引线通过焊接与宽带高频过渡转接板级联，所述宽带高频过渡转接板的射频输出端与芯片电极焊盘通过金丝键合互连。

在一个实施例中，所述管壳的侧壁上开设有空气腔。

在一个实施例中，所述宽带高频过渡转接板靠近射频连接器的端面与管壳之间的缝隙间距小于50um。

在一个实施例中，所述射频连接器底部与宽带高频过渡转接板的表面之间的缝隙间距小于0.1mm。

在一个实施例中，所述宽带高频过渡转接板采用共面波导的形式进行信号传输，且其表面微带线的两侧开设有若干伴地通孔。

在一个实施例中，所述过渡转接板与芯片电极焊盘之间连接的金丝拱高数值小于0.15mm，金丝键合点的间距小于0.2mm，键合金丝的长度小于0.3mm。

有益效果：本发明通过在管壳的内部设置空气腔，以及利用宽带高频过渡转接板连接射频连接器与芯片电极焊盘补偿键合金丝带来的电感。射频信号加载到射频连接器输入端，传输至宽带高频过渡转接板的输出端，再经键合金丝到芯片电极焊盘，根据检测，经键合金丝后的S参数性能比未经键合金丝连接芯片电极焊盘，宽带高频过渡转接板的输出端S参数性能更好，表明本发明突破传统思维，达到了较好的提高光电子芯片封装带宽的效果。

附图说明

图1为本发明的封装结构整体示意框图；

图2为本发明的封装结构俯视图；

图3为本发明的一个实施例中当宽带高频过渡转接板靠近射频连接器的端面与管壳之间的缝隙间距大于50μm后的S参数仿真图；

图4为本发明的一个优选实施例的S参数仿真图；

图5为本发明的一个实施例在键合金丝前的测试图；

图6为本发明的一个实施例在键合金丝后的测试图。

图中标号：1-管壳；2-空气腔；3-射频引线；4-金属基板载台；5-宽带高频过渡转接板；6-金丝地线；7-金丝信号线；8-焊锡一；9-焊锡二；10-芯片等效模型；11-伴地通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-2，一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，包括射频连接器、管壳1、宽带高频过渡转接板5以及芯片电极焊盘，图中为了方便展示，通过芯片等效模型10作为芯片电极焊盘的等效示意。射频连接器通过焊接的方式固连在管壳1上。在一个实施例中，射频连接器的射频引线3通过导电银胶与宽带高频过渡转接板5进行级联。在另一个实施例中，射频连接器的射频引线3通过焊锡焊接方式与宽带高频过渡转接板5进行级联，两者之间填充有焊锡一8。相较于通过导电银胶，采用焊接的接地方式接地效果更好，可以实现更高带宽的阻抗匹配，降低信号传输损耗与反射，因此作为优选。需要说明的是，为了保持良好的接地效果，射频引线3的底部与宽带高频过渡转接板5的表面的间距不能太大，可设置在0.1mm以内。

此外，为了确保S参数良好，宽带高频过渡转接板5靠近射频连接器的端面与管壳1之间的缝隙间距小于50um。经仿真，如图3所示，当间距大于50μm后，S11反射较大，损耗较大。

宽带高频过渡转接板5通过焊锡二9焊接固定在金属基板载台4上。宽带高频过渡转接板5采用共面波导的形式进行信号传输，即表面微带采用GSG的形式，中间为绝缘介质层，绝缘介质一般选用氧化铝、氮化铝、蓝宝石均可，底部地为金层，微带线两侧设有若干伴地通孔11。伴地通孔11的位置、数量、孔径大小根据仿真结果具体设置，在可加工的范围内，数量越多越好，靠近微带线分布。

宽带高频过渡转接板5的射频输出端与芯片电极焊盘通过金丝键合互连，宽带高频过渡转接板5的表面微带(GSG)通过两个金丝地线6与一个金丝信号线7连接到芯片电极焊盘。为了降低损耗，金丝拱高尽可能的矮、键合点间距尽可能的近、键合金丝的长度尽可能的短。具体地，过渡连接板与芯片电极焊盘之间连接的金丝拱高数值小于0.15mm，金丝键合点的间距小于0.2mm，键合金丝的长度小于0.3mm。如图4所示，金丝键合参数在此范围内时，S参数仿真结果显示损耗较小。

为了中和金丝带来的感性，管壳1的侧壁上开设有空气腔2，空气腔2的结构是同轴圆柱状，其尺寸不一定要按照50欧姆阻抗匹配来设计。对于高频信号来说，金丝表现为感性，空气腔2可以偏容性设计以进行中和。

射频信号加载到射频连接器输入端，传输至宽带高频过渡转接板5的输出端，再经键合金丝到芯片电极焊盘，图5、6分别为未引入金丝与引入金丝后的测试图，其中，图5为引入金丝之前的S11反射测试图，在40GHz频带范围内，回波损耗≤-7.12dB，在引入金丝后测得结果汇波损耗≤-13.54dB，优于引入金丝之前的回波损耗。因此根据检测，经键合金丝后的S参数性能比未经键合金丝连接芯片电极焊盘，宽带高频过渡转接板的输出端S参数性能更好，表明本发明突破传统思维，可以显著提高器件带宽及小型化设计，达到了较好地提高光电子芯片封装带宽的效果。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，包括射频连接器、管壳、宽带高频过渡转接板以及芯片电极焊盘，所述射频连接器固连在管壳上，射频连接器的射频引线通过焊接与宽带高频过渡转接板级联，所述宽带高频过渡转接板的射频输出端与芯片电极焊盘通过金丝键合互连。

2.根据权利要求1所述的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，所述管壳的侧壁上开设有空气腔。

3.根据权利要求1所述的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，所述宽带高频过渡转接板靠近射频连接器的端面与管壳之间的缝隙间距小于50um。

4.根据权利要求1所述的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，所述射频连接器底部与宽带高频过渡转接板的表面之间的缝隙间距小于0.1mm。

5.根据权利要求1所述的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，所述宽带高频过渡转接板采用共面波导的形式进行信号传输，且其表面微带线的两侧开设有若干伴地通孔。

6.根据权利要求1所述的一种提高光电子芯片封装带宽的封装结构，其特征在于，所述过渡连接板与芯片电极焊盘之间连接的金丝拱高数值小于0.15mm，金丝键合点的间距小于0.2mm，键合金丝的长度小于0.3mm。

Images