裸晶片與印製電路板的連接結構及印製電路板、通信設備的製作方法

2023-12-01 20:47:26 2

專利名稱：裸晶片與印製電路板的連接結構及印製電路板、通信設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種裸晶片與印製電路板的連接結構及印製電路 板、通信設備。
背景技術：
通信設備中的微波毫米波(MMW，Micro and Millimeter Waves)電路由於其工作 頻率極高，導致信號在電路中的損耗劇烈增加，同時因為電路阻抗的不連續性導致的反射 問題也更加嚴重，而反射問題的存在會導致在接收端獲得的信號幅度減小，產生反射損耗， 並且反射在一定情況下會影響電路工作的穩定性。並且，由於MMW信號波長很短，在空間的 輻射能力很強，還會導致不同電路單元之間相互影響的問題造成串擾，因此要增加屏蔽來 避免串擾的影響，而屏蔽則使普通的散熱方式不能使用，因此需要採用較精密的電路結構 才能保證MMW電路工作正常，達到預定規格的要求。目前廣泛應用的MMW電路中，為避免反射及損耗，保證傳輸線路的物理結構連續 性及參考地的連接性，從而保證電路回流(即MMW信號和地信號流經的途徑)，一般採用雙 層結構的PCB，將裸晶片設置在PCB的開口內，PCB中的底層導體層(可以加散熱金屬)作 為熱襯底，表層的線路層上設有微帶線結構，微帶線結構常採用如圖1所示由信號線、絕緣 介質和參考地平面構成的微帶線，通過鍵合線使裸晶片與微帶線結構連接，採用接地的金 屬導體構成屏蔽腔，將不同的電路單元設置在不同的屏蔽腔內進行屏蔽避免串擾，從而解 決MMW電路設計中易出現的反射、損耗、串擾及散熱等問題。但雙層結構的PCB中只有一層導體層可作為線路層，另一層作為熱襯底及參考 地，雖保證了傳輸線路的物理結構連續性及參考地的連接性，但無法實現較大規模的MMW 電路模塊，使得目前的MMW電路模塊存在規模較小，不能實現大規模電路設計。因此，如何 在保證傳輸線路的物理結構連續性及參考地的連接性，避免反射及損耗的情況下，提升MMW 電路模塊規模是個需要解決的問題。

發明內容
基於上述現有技術所存在的問題，本發明實施例提供一種裸晶片與印製電路板的 連接結構及印製電路板、通信設備，可以解決在保證傳輸線路的物理結構連續性及參考地 的連接性，避免反射及損耗的情況下，提升MMW電路模塊的規模。本發明實施例提供一種裸晶片與印製電路板的連接結構，用在微波毫米波電路 中，包括印製電路板和裸晶片；印製電路板上至少包括三層導體層，各導體層之間均通過絕緣層隔離，其中一層 導體層為熱襯底，熱襯底之上的印製電路板設有開口槽，裸晶片設置在所述開口槽內的熱 襯底上，裸晶片兩側的印製電路板上的導體層形成混合式微帶線，裸晶片通過多條鍵合線 與所述混合式微帶線電連接。
本發明實施例還提供一種印製電路板，該電路板包括至少三層導體層，各導體層之間均通過絕緣層隔離，其中一層導體層為熱襯底，熱 襯底之上的印製電路板設有開口槽，所述開口槽兩側的印製電路板上的導體層形成混合式 微帶線。本發明實施例進一步提供一種通信設備，包括機殼和電路板；所述電路板上設有微波毫米波電路，所述微波毫米波電路中包括上述的裸晶片與 印製電路板的連接結構。由上述本發明實施方式提供的技術方案可以看出，本發明實施方式通過在設置裸 晶片的開口槽兩側的印製電路板上形成混合式微帶線，從而使裸晶片通過鍵合線可以方便 的與混合式微帶線形成電連接。混合式微帶線能保證傳輸線路的物理結構連續性及參考地 的連接性，避免反射及損耗，同時，由於可採用包括至少三層導體層的PCB，可提升MMW電路 模塊的規模，有利於提高MMW通訊設備的系統集成度。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為現有技術提供的MMW電路中採用的典型微帶線的結構示意圖；圖2為本發明實施例一提供的裸晶片與印製電路板的連接結構的示意圖；圖3為本發明實施例一提供的連接結構的混合式微帶線示意圖；圖4為本發明實施例二提供的混合式微帶線設置接地過孔的俯視示意圖；圖5為本發明實施例二提供的混合式微帶線設置接地盲孔的俯視示意圖；圖6為本發明實施例二提供的混合式微帶線的側面剖視圖；圖7為本發明實施例提供的連接結構中去掉側邊的耦合地導體只用參考地平面 回流時的埠回損示意圖；圖8為本發明實施例提供的連接結構中去掉側邊的耦合地導體只用參考地平面 回流時的插入損耗示意圖；圖9為本發明實施例提供的連接結構中去掉參考地平面只用側邊的耦合地導體 回流時的埠回損示意圖；圖10為本發明實施例提供的連接結構中去掉參考地平面只用側邊的耦合地導體 回流時的插入損耗示意圖；圖11為本發明實施例提供的裸晶片與混合式微帶線連接結構的埠回損示意 圖；圖12為本發明實施例提供的裸晶片與混合式微帶線連接結構的插入損耗示意 圖。圖1中各標號為1_信號線；2-絕緣介質；3-參考地平面；圖2中各標號為C11-導體層一 ；C12-導體層二 ； J11-絕緣層一 ；J12-絕緣層二 ；HI-熱襯底；41-裸晶片；42-信號線；43-耦合地導體；44-信號鍵合線；45-接地鍵合線； 46-接地過孔；47-參考地平面；圖3中各標號為42_信號線；43-耦合地導體；47-參考地平面；J11-絕緣層一；圖4中各標號為41_裸晶片；42-信號線；43-耦合地導體；44-信號鍵合線； 45-接地鍵合線；46-接地過孔；圖5中各標號為41_裸晶片；42-信號線；43-耦合地導體；44-信號鍵合線； 45-接地鍵合線；46-接地過孔；48-接地盲孔；圖6中各標號為C11-導體層一 ；C12-導體層二 J11-絕緣層一 J12-絕緣層而； HI-熱襯底；42-信號線；43-耦合地導體；46-接地過孔；48-接地盲孔。
具體實施例方式為便於理解，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案 進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲 得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一本實施例提供一種裸晶片與印製電路板的連接結構，可用在MMW電路模塊、晶片 封裝、多晶片模塊MCM、系統級封裝模塊SIP等中，如圖2 4所示，該連接結構包括印製 電路板50和裸晶片41 ；其中，印製電路板50上至少包括三層導體層，在本實施例中，以三層導體層為例， 分別為C11、C12和C13。各導體層之間均設有絕緣層(在本實施例中以三層為例，各個導 體層之間設有絕緣層，即導體層C11和C12之間設有絕緣層J11，導體層C12和C13之間設 有絕緣層J12)，在一個實施例中，其中一層導體層可以為熱襯底H1，一般採用最底層的導 體層C13作為熱襯底H1，在本實施例中如圖2所示，將C13作為熱襯底HI。熱襯底HI之上的印製電路板設有開口槽40，裸晶片41設置在該開口槽40內的熱 襯底HI上，裸晶片41兩側的印製電路板上的導體層C11、C12形成混合式微帶線，裸晶片41 通過多條鍵合線(如圖2中的一條鍵合線44、和兩條鍵合線45)與所述混合式微帶線電連 接；所述的混合式微帶線如圖3所示，包括信號線42、耦合地導體43和參考地平面47 ；所 述信號線42印製在印製電路板表層導體層C11中部，在信號線42兩側與信號線42形成一 定間隔的兩側導體層作為耦合地導體43(即，在信號線42兩側與信號線42形成一定間隔 的兩側導體層為後合導體43的兩個部分)，表層導體層CI 1與熱襯底HI之間的中間導體層 C12作為參考地平面47，其中，信號線42與耦合地導體43位於信號線兩側的兩部分之間的 間隔為均為0. 06 1. 0mmo上述連接結構中，裸晶片41通過多條鍵合線與混合式微帶線電連接是將裸晶片 41的輸入埠的輸入端子和接地端子通過三條鍵合線(一條信號鍵合線44和兩條接地鍵 合線45)與輸入側的混合式微帶線電連接。在一個實施例中，具體是將裸晶片41的輸入端 口的輸入端子通過一條信號鍵合線44與裸晶片41輸入側的混合式微帶線的信號線42電 連接，輸入埠的兩個接地端子各通過一條接地鍵合線45分別與裸晶片41輸入側的混合 式微帶線中與信號線發生強耦合的耦合地導體43電連接；裸晶片41的輸出埠的輸出端子和接地端子通過三條鍵合線(一條信號鍵合線44和兩條接地鍵合線44)與輸出側的混 合式微帶線電連接，具體是將裸晶片41的輸出埠的輸出端子通過一條信號鍵合線44與 裸晶片41輸出側的混合式微帶線的信號線42電連接，輸出埠的兩個接地端子各通過一 條接地鍵合線45分別與裸晶片41輸出側的混合式微帶線中與信號線44發生強耦合的耦 合地導體43電連接。在上述連接結構中，在裸晶片41兩側的印製電路板上均設有一個或多個接地過 孔46 (設置在混合式微帶線所在的印製電路板上)，使耦合地導體43和熱襯底HI通過設置 的接地過孔46電連接(參見圖2和圖4)。上述這種用三條鍵合線使裸晶片與混合式微帶線連接的結構，減小了因參考地不 連續引起的反射問題，同時可以通過調節耦合地導體到信號線的距離或者信號線的線寬來 控制局部的分布電容大小，為阻抗匹配提供了更加靈活的設計方案。通過採用這種連接結 構，解決了現有採用雙層結構PCB的MMW電路規模小的問題，可以在MMW電路模塊中使用多 層結構PCB，在保證傳輸線路的物理結構連續性及參考地的連接性，避免反射及損耗的前提 下，提升了 MMW電路模塊的規模。從而有利於提高MMW通訊設備的系統集成度，降低MMW通 訊設備的物料和組裝成本；並且這種混合式微帶線與MMW電路中傳統的微帶線互連方便， 無需額外轉換電路。並且，本發明實施例提供採用混合式微帶線結構與裸晶片連接的結構，能夠降低 信號線和其側邊的耦合地導體的耦合度，從而使信號線與耦合地導體之間的間隔增大，不 需要採用過小(例如0. 05mm或小於0. 05mm)的導體間距，降低了製作的難度，採用普通的 PCB製作工藝即可滿足製作要求，降低了 MMW電路製作的工藝難度並降低了成本。實施例二本實施例提供一種裸晶片與印製電路板的連接結構，該連接結構與實施例一給出 的裸晶片與印製電路板的連接結構基本相同，不同的是在所述裸晶片兩側的印製電路板上 均還設有一個或多個接地盲孔48，使參考地平面47與熱襯底HI通過接地盲孔48電連接 (即實現熱襯底HI與導體層二 C12電連接，參見圖5和圖6)。這種電路結構中，回流信號 通過兩個路徑傳播，一部分是通過接地鍵合線45到PCB表層導體層(即導體層一 C11)的 耦合地導體43 ；另一部分是通過熱襯底HI到接地盲孔48再進入PCB中間層的參考地平面 47。其中通過熱襯底HI的部分由於接地過孔46位於信號線42的兩側，回流信號在平面方 向需要經過較長路徑的迂迴才能達到信號線42的正下方，因此這部分回流信號的連續性 不好，見圖6。為此可以在作為參考地平面47的導體層二 C12到熱襯底HI之間採用埋孔結 構的接地盲孔48進行改善，其結構如圖6所示。採用埋孔結構可以在一定程度上提高電氣 性能，但是PCB製作成本和難度會相應上升。上述本發明實施例給出的這種連接結構中，通過採用混合式微帶線結構充分利用 兩條不完整的回流路徑，保證了電路的回流，兩條不完整的回流路徑中一條回流路徑是對 於信號線和側邊的耦合地導體而言，若採用普通PCB工藝製作由於兩者間距大於0. lm，無 法形成足夠的耦合回流量；對於第二條回流路徑是相對於第二層參考地平面而言，由於裸 晶片的地端連接在熱襯底上，微帶線與裸晶片之間的地形成了斷層，難以形成連續的回流。 因此，這兩條回流路徑均是不完整的回流路徑。圖7、8顯示了只採用第二層參考平面時的 駐波和插損仿真結果；圖9、10顯示了只採用側邊耦合地導體的駐波和插損仿真結果(耦合地導體到信號線間距為0. 12mm)；圖11、12顯示了採用本發明實施例的連接結構的駐波和 插損仿真結果。通過對比可以知道，採用本發明實施例的連接結構之後，連接處的插損和駐 波指標都得到了較大改善。因此，本發明實施例的連接結構既能滿足MMW電路對於反射、損耗等要求，同時又 可以利用多層結構的PCB，可製作大規模的電路，減少MMW通訊設備中的電路模塊，並且，採 用普通的PCB製作工藝即可，而不必採用製作MMW晶片的高精度製作工藝。實施例三本實施例提供一種印製電路板，用在MMW電路中，該電路板包括(電路板結構可參 見圖2)至少三層導體層C11、C12、C13，各導體層之間均通過絕緣層隔離J11、J12，其中一 層導體層作為熱襯底H1，一般採用最底層的導體層三C13作為熱襯底H1，熱襯底之上的印 制電路板設有開口槽，所述開口槽兩側的印製電路板上的導體層形成混合式微帶線。上述印製電路板中的混合式微帶線包括(可參見圖3)信號線42、耦合地導體43 和參考地平面47 ；印製電路板表層的導體層一 C11中部印製有信號線42，在信號線42兩 側與信號線42形成間隔為0. 06 1. 0mm的兩側導體層作為耦合地導體43，表層導體層一 C11與熱襯底(即導體層一 C13)之間的中間層的導體層二 C12作為參考地平面47。在上述印製電路板中，開口槽兩側的印製電路板上均設有一個或多個接地過孔 46，使耦合地導體43、參考地平面47與熱襯底hi通過接地過孔46電連接。在開口槽兩側的印製電路板上還可以設置一個或多個埋孔結構的接地盲孔48，使 參考地平面47與熱襯底hi通過接地盲孔48電連接。本實施例的印製電路板可應用在MMW電路模塊、晶片封裝、多晶片模塊MCM、系統 級封裝模塊SIP等中，使裸晶片與印製電路板通過多條鍵合線方便的連接，不但可以保證 電路性能，避免反射等影響，並且，這種結構的印製電路板製作工藝簡單，普通的PCB製作 工藝即可滿足要求。實施例四本實施例提供一種通信設備，可以是一種MMW通信設備，該設備包括機殼和電路 板；在電路板上設有微波毫米波電路，微波毫米波電路(MMW電路)中包括上述實施例一或 實施例二中任一項給出的裸晶片與印製電路板的連接結構。這種設備中的MMW電路採用普 通的PCB加工工藝即可以製作，成本低，並且其性能能滿足MMW電路的各種要求。綜上所述，本發明實施例中通過採用混合式微帶線，利用鍵合線使裸晶片與混合 式微帶線電連接，形成電路連接結構，應用了混合式微帶線結構。採用混合模式的微帶線 能夠降低信號線和側邊的耦合地導體的耦合度，從而不需要採用非常小的導體間距進行設 計，降低了 PCB製作的難度。採用三條鍵合線連接的混合式微帶線結構，連接處的插損和駐 波指標都得到了很大改善。通過本發明實施例的連接結構可解決MMW電路多層PCB設計 中的關鍵技術問題，實現大規模MMW電路模塊的開發，有利於提高MMW通訊設備的系統集成 度，降低設備的物料和組裝成本；並且採用更低的PCB製造難度，降低了 PCB製造成本，MMW 電路的輸出結構採用混合式微帶線，與MMW電路中傳統的微帶線互連方便，無需額外轉換 電路。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍 為準。
權利要求
一種裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，包括印製電路板和裸晶片；印製電路板上至少包括三層導體層，各導體層之間均通過絕緣層隔離，其中一層導體層為熱襯底，熱襯底之上的印製電路板設有開口槽，裸晶片設置在所述開口槽內的熱襯底上，裸晶片兩側的印製電路板上的導體層形成混合式微帶線，裸晶片通過多條鍵合線與所述混合式微帶線電連接。
2.根據權利要求1所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述混合式 微帶線包括信號線、耦合地導體和參考地平面；所述信號線印製在印製電路板表層導體 層中部，所述耦合地導體為在信號線兩側與信號線形成一定間隔的兩側導體層，所述參考 地平面為所述表層導體層與熱襯底之間的中間導體層。
3.根據權利要求2所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述信號線 與耦合地導體位於所述信號兩側的兩部分之間的間隔均為0. 06 1. 0mm。
4.根據權利要求2所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述裸晶片 兩側的印製電路板上均設有一個或多個接地過孔，使所述耦合地導體、參考地平面與所述 熱襯底通過所述接地過孔電連接。
5.根據權利要求2所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述裸晶片 兩側的印製電路板上均設有一個或多個接地盲孔，使所述參考地平面與所述熱襯底通過所 述接地盲孔電連接。
6.根據權利要求1所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述裸晶片 通過多條鍵合線與所述混合式微帶線電連接包括裸晶片的輸入埠的輸入端子和接地端子通過三條鍵合線與輸入側的混合式微帶線 電連接；裸晶片的輸出埠的輸出端子和接地端子通過三條鍵合線與輸出側的混合式微帶 線電連接。
7.根據權利要求4所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述裸芯 片的輸入埠的輸入端子和接地端子通過三條鍵合線與輸入側的混合式微帶線電連接包 括裸晶片的輸入埠的輸入端子通過一條信號鍵合線與裸晶片輸入側的混合式微帶線 的信號線電連接，輸入埠的兩個接地端子各通過一條接地鍵合線分別與裸晶片輸入側的 混合式微帶線的耦合地導體電連接。
8.根據權利要求4所述的裸晶片與印製電路板的連接結構，其特徵在於，所述裸芯 片的輸出埠的輸出端子和接地端子通過三條鍵合線與輸出側的混合式微帶線電連接包 括裸晶片的輸出埠的輸出端子通過一條信號鍵合線與裸晶片輸出側的混合式微帶線 的信號線電連接，輸出埠的兩個接地端子各通過一條接地鍵合線分別與裸晶片輸出側的 混合式微帶線的耦合地導體電連接。
9.一種印製電路板，其特徵在於，該電路板包括至少三層導體層，各導體層之間均通過絕緣層隔離，其中一層導體層為熱襯底，熱襯底 之上的印製電路板設有開口槽，所述開口槽兩側的印製電路板上的導體層形成混合式微帶 線。
10.根據權利要求9所述的印製電路板，其特徵在於，所述混合式微帶線包括信號線、 耦合地導體和參考地平面；所述信號線印製在印製電路板表層導體層中部，所述耦合地導 體為在信號線兩側與信號線形成一定間隔的兩側導體層，所述參考地平面為所述表層導體 層與熱襯底之間的中間導體層。
11.根據權利要求9所述的印製電路板，其特徵在於，所述信號線與所述耦合地導體位 於所述信號線兩側的兩部分之間的間隔均為0. 06 1. 0mm。
12.根據權利要求9所述的印製電路板，其特徵在於，所述開口槽兩側的印製電路板上 均設有一個或多個接地過孔，使所述耦合地導體、參考地平面與所述熱襯底通過所述接地 過孔電連接。
13.根據權利要求9所述的印製電路板，其特徵在於，所述開口槽兩側的印製電路板上 均設有一個或多個接地盲孔，使所述參考地平面與所述熱襯底通過所述接地盲孔電連接。
14.一種通信設備，其特徵在於，包括機殼和電路板；所述電路板上設有微波毫米波電路，所述微波毫米波電路中包括權利要求1 8任一 項所述的裸晶片與印製電路板的連接結構。
全文摘要
本發明提供一種裸晶片與印製電路板的連接結構及印製電路板、通信設備，屬通信領域。該結構包括印製電路板和裸晶片；印製電路板上至少包括三層導體層，各導體層之間均通過絕緣層隔離，其中一層導體層為熱襯底，熱襯底之上的印製電路板設有開口槽，裸晶片設置在所述開口槽內的熱襯底上，裸晶片兩側的印製電路板上的導體層形成混合式微帶線，裸晶片通過多條鍵合線與所述混合式微帶線電連接。通過在設置裸晶片的開口槽兩側的印製電路板上形成混合式微帶線，從而使裸晶片通過鍵合線可以方便的與混合式微帶線形成電連接。混合式微帶線能保證傳輸線路的物理結構連續性及參考地的連接性，避免反射及損耗，並可提升MMW電路模塊的規模。
文檔編號H01L23/498GK101998763SQ20101027233
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者佛朗哥·馬可尼, 緱海鷗, 羅兵, 蔡華 申請人:華為技術有限公司