[发明专利]一种同轴传输线与芯片的互联/过渡结构

说明书

本发明公开了一种同轴传输线和MMIC芯片的互联/过渡结构，包括支撑柱、隔离条带、过渡内导体、键合线以及芯片搭载平台；芯片部分设置在芯片搭载平台上，支撑柱设置在芯片搭载平台上，支撑柱位于芯片部分的侧面，支撑柱从过渡内导体的侧壁伸出，在过渡内导体下方起到支撑作用；隔离条带设置在过渡内导体与支撑柱之间，隔离条带将过渡内导体与支撑柱进行电隔离；键合线包括内键合线和外键合线，内键合线连接过渡内导体和芯片信号触点，外键合线连接外导体与芯片接地触点，形成信号传输通道；信号从同轴传输线输入，以TEM模式向前传播，在传输一段距离之后，经过上述结构进行模式转换和阻抗匹配，提高电性能的同时，显著加强了机械结构强度。

技术领域

本发明属于无线通信、芯片技术、毫米波太赫兹技术领域，尤其涉及一种同轴传输线与芯片的宽带、低损耗且具有较高机械结构强度的过渡/互联/过渡结构。

背景技术

在W(75-110GHz)及以上的频段，大量无源射频器件及有源器件的封装通常采用机械加工(如CNC)的矩形波导来实现，导致这类射频前端系统存在体积、重量大，成本高等缺点。显然，传统波导封装技术已经成为限制毫米波太赫兹射频前端系统向小型化、轻量化发展的主要瓶颈。因此，发展先进的高频传输线工艺和封装技术，并在此基础上提出与工艺相匹配的设计方法，最终提出微系统的设计和集成方案，将原本庞大的系统体积缩小到几枚硬币大小，并将原本数公斤的系统重量大幅降低，使其适应性和可搭载性大幅提高，是发展毫米波太赫兹射频前端系统的关键技术瓶颈之一。

基于矩形同轴传输线的毫米波器件具有重量轻、线间耦合小、功率容量大、带宽宽的优点，且便于与各种有源无源器件集成。但是现有的波导/微带线与芯片的过渡结构无法适用于矩形同轴线，而简单的键合线连接方案无法兼顾电性能和机械结构强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种矩形同轴传输线和MMIC芯片的互联/过渡结构，案能够将矩形同轴传输线和MMIC芯片装配在一起，实现信号在两者之间的近乎无损的传输，同时拥有极宽的相对带宽，能够覆盖整个W波段；插入损耗极低，对系统其他部分的性能影响几乎可以忽略；其支撑结构可靠性高，可满足键合工艺对机械结构强度的要求；与现有的矩形同轴传输线工艺匹配度高，不需要额外的工艺流程。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种同轴传输线与芯片的互联/ 过渡结构，包括支撑柱、隔离条带、过渡内导体、键合线以及芯片搭载平台；芯片部分设置在芯片搭载平台上，支撑柱设置在芯片搭载平台上，支撑柱位于芯片部分的侧面，支撑柱从过渡内导体的侧壁伸出，在过渡内导体下方起到支撑作用；隔离条带设置在过渡内导体与支撑柱之间，隔离条带将过渡内导体与支撑柱进行电隔离；键合线包括内键合线和外键合线，内键合线连接过渡内导体和芯片信号触点，外键合线连接外导体与芯片接地触点，形成信号传输通道。

过渡内导体和支撑柱均的端面处设倒圆角结构。

过渡内导体的下表面与芯片搭载平台之间的距离为隔离条带厚度与支撑柱高度之和。

键合线采用25μm直径标准金丝。

同轴传输线外导体向外延伸出一个台阶作为芯片搭载平台，外导体两侧通过键合线连接到芯片的接地触点，再经接地通孔连接到芯片地。

同轴传输线包括内导体、填充介质、外导体和内导体光刻胶条带，内导体与外导体之间为填充介质，其中内导体光刻胶条带用于固定内导体，内导体连接过渡内导体，填充介质采用空气，内导体光刻胶条带的材质为光刻胶，内导体和外导体材质为铜。

同轴传输线的截面为矩形或圆形。

键合线与芯片连接端的间距与芯片的接口触点间距相同。

纵向尺寸最大值为0.75mm，横向最大尺寸为1.8mm，同轴线内导体末端与其正对的芯片搭载平台之间的水平距离为0.05mm。