[发明专利]一种基于SIW的毫米波芯片气密性封装结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域。

背景技术

对于微波集成电路的封装而言，频率响应特性往往限制了电路的应用频率范围，设计在射频性能方面要予以特别考虑。微波工作频率越高，封装寄生参量对电路的影响越显著。为了减少寄生的对性能影响，在毫米波模块和组件中，单片集成电路一般都采用裸片的形式应用，为了保证密封性，只能通过焊锡或激光封焊对整个模块进行密封。由于组件一般体积较大，由于工艺的限制，这两种密封技术稳定性不容易保证，很难达到气密性封装。而通常的锡封或激光封焊对组件整体进行密封，工艺稳定比较难，成品率存在问题，要做的高等级的气密非常困难。对密封要求很高的场合，用管壳封装保证气密，是比较好的选择，而在毫米波段，特别是30GHz以上频率，由于表面安装管壳封装中馈线的微带-带状线-微带线结构的传输损耗和辐射损耗较大，不适合毫米波管壳封装，目前没有见过表面安装封装的管壳。

基片集成波导（Substrate integrated waveguide ，SIW）技术是近年来在微波毫米波领域倍受关注的技术，其主要特点是，在上下接地的介质板中通过两排合理设计的接地过孔或接地槽，形成在介质中传播具有矩形波导模式的传输结构。其电磁传输特性和应用研究有大量文章报道。基片集成波导的应用主要包括滤波、功分、功率合成以及与有源器件构成的电路，等等。低温共烧陶瓷（Low-temperature cofired ceramics ，LTCC）技术是实现SIW的良好载体，由于低温共烧陶瓷能够实现多层陶瓷与金、银等良导体进行多层层压烧结，具有良好的射频性能，LTCC技术和工艺已经成为微波基板、电路和封装良好载体。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于SIW的毫米波芯片气密性封装，该封装可克服现有技术中陶瓷管壳封装在毫米波损耗大的缺陷，解决毫米波段微波单片集成电路、其是功放电路的密封性封装问题，本发明可实现低成本、高性能的毫米波芯片的气密性封装，工艺简单、便于加工，可带来较大的经济效益。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于SIW的毫米波芯片气密性封装，包括自上而下依次密封连接的底座、LTCC基板、密封环以及盖板；其中

底座的中央设有烧结毫米波芯片的凸台；

LTCC基板绕凸台四周设置，且由上下排列的陶瓷腔体层和信号传输层组成，陶瓷腔体层和信号传输层的上表面都涂有金属层，所述信号传输层其中一对相对的两边为传输射频信号的SIW结构；

密封环位于陶瓷腔体层的上部；

盖板位于密封环的上方，两者密封配合。

信号传输层中SIW结构的两边的边宽至少为4.5mm。

信号传输层由4层LTCC带料烧结而成，每层的厚度为0.097mm。

密封环的边宽小于或等于陶瓷腔体层的边宽。

所述密封环为可伐环。

所述密封环采用与LTCC基板的热膨胀系数相同或相近的可伐材料制成。

所述底座的材料为钨铜、钼铜或无氧铜材料。

采用上述技术方案取得的技术进步为：本发明利用LTCC工艺基板制作技术，结合传统的封装技术，采用新颖的SIW结构，开创性的实现了低成本、高性能的毫米波芯片的气密性封装；该封装克服了现有技术中陶瓷管壳封装在毫米波损耗大的缺陷，并且适用频率越高，封装的损耗越小，达到了解决毫米波段微波单片集成电路、尤其是功放电路的密封性问题，在毫米波芯片封装领域是一个先驱性的发明；重要的是本发明的实现工艺简单、便于加工，可间接带来较大的经济效益，具有较佳的推广前景。

附图说明

图1所示为本发明的结构示意图；

其中，1、盖板，2、密封环，3、凸台，4、陶瓷腔体层，5、信号传输层，6、底座。

具体实施方式

由图1所示可知：一种基于SIW的毫米波芯片气密性封装，包括自上而下依次密封连接的底座6、LTCC基板、密封环2以及盖板1。

封装的底座6采用钨铜材料制成，钨铜的热膨胀系数与GaAs等微波集成电路的热膨胀系数相同，而且散热性能比较好，可以提高毫米波芯片功放电路的热传导和热匹配，提高功放电路的效率，提高毫米波芯片工作的可靠性。

底座6的中央设有烧结毫米波芯片用的凸台3，凸台3之外的底座6在高度上低于凸台3；底座6的四周还可以设置安装孔便于安装。