[发明专利]一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿及其设计方法

说明书

本发明公开了一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿，包括微波多层电路介质基板，所述微波多层电路介质基板表面第一层传输线上设有电容补偿结构，所述微波多层电路介质基板垂直方向上中间层传输线上设有电容补偿结构，传输线之间通过金丝键合线连接。本发明有效解决了三维封装电路中金丝键合的阻抗匹配问题，充分利用了多层电路的空间，对金丝键合的寄生电感效应进行电容补偿结构设计，尤其是在垂直方向上添加电容补偿结构；与传统方法相比，可以减小仅在表层传输线上进行电容补偿所需的面积。基于本发明的金丝键合电容补偿结构，可以改善多芯片电路中传输线与芯片、传输线和传输线之间的微波传输特性。

技术领域

本发明涉及微波与毫米波封装电路技术领域，尤其涉及一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿及其设计方法。

背景技术

在雷达、电子对抗和通信等领域中，电子系统逐步朝着高密度、高速率、高可靠性、高性能和低成本等方向发展。多芯片电路作为混合电路集成技术的代表，可以在三维、多层介质基板中，采用微组装互连工艺将裸芯片及各种元器件设计成满足需求的微波集成电路。

在微波多芯片电路技术中，常采用金丝键合技术来实现微带传输线、单片微波集成电路和集总式元器件之间的互连。与数字电路中互连线不同的是，键合金丝的参数特性如数量、长度、拱高、跨距、焊点位置等都会微波传输特性产生严重的影响。尤其是在毫米波等高频段，键合金丝的寄生电感效应尤为明显。金丝键合互连的电磁性能将会变差，微波电路的传输特性也会随之恶化。因此，分析金丝键合的电磁特性、并有效地设计金丝互连电路，对实现和提高多芯片电路的性能具有十分重要的意义。

目前有多种方法可用来分析和改善多芯片电路中键合金丝的电磁特性。1995年，Lee采用矩量法计算键合线的阻抗损耗和辐射损耗，用来分析任意形状互连线的宽带电磁特性]。同年，F.Alimenti等人提出采用准静态法对键合金丝的传输特性进行分析。由于键合金丝的介质边界是开放式且结构呈弯曲状，随着工作频率的升高和金丝互连参数的变化，采用上述方法的精度也会受到影响。随后，在2001年，F.Alimenti等人又提出采用时域有限差分法对金丝键合的电磁特性进行分析。为补偿键合金丝的寄生电感效应，人们提出了多种方法，R.Sorrentino等人在IEEE Microwave Symposium会议上发表文章《Modelingand characterization of the bonding wire interconnection》，提出可通过增加焊盘尺寸、增加微带调节分支线等方法来金丝键合进行电容补偿。T.P.Budka在IEEETrans.Microw.Theory Tech.期刊上发表的《Wide-bandwidth millimeter-wave bond-wire interconnects》上提出采用高、低阻抗传输线来对金丝键合进行阻抗匹配设计。然而这些金丝键合的电容补偿方法都普遍存在一个问题，即仅在表层传输线上来设计电容补偿结构，从而极大地占用了设计空间。而在小型化、多通道封装电路中，显然没有这么多的面积来对金丝键合进行阻抗匹配设计。此外，这些仅通过增加焊盘尺寸进行电容补偿设计的方法对微波传输性能的改善较为有限。基于此，现研究一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿及其设计方法，很好的解决了这个问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿及其设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿，包括微波多层电路介质基板，所述微波多层电路介质基板表面第一层传输线上设有第一电容补偿结构，所述微波多层电路介质基板垂直方向上中间层传输线上设有第二电容补偿结构，传输线之间通过金丝键合线F301连接，所述的金丝键合电容补偿设计方法充分利用了多层电路的空间，对金丝键合进行阻抗匹配设计，与传统方法相比，不仅可以有效减小在第一层传输线上进行电容补偿结构所需的面积，而且改善了多芯片电路中传输线与芯片之间、传输线和传输线之间的微波传输特性，特别适合于小型化、多通道、结构紧凑的三维封装电路设计。