集成探针的毫米波单片集成电路模块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种集成探针的毫米波单片集成电路模块及其制备方法，涉及毫米波集成电路技术领域。所述方法包括如下步骤：在衬底上制作毫米波单片集成电路；在衬底上制作探针，使探针直接与所述毫米波单片集成电路的输入端和输出端连接；采用背面分片的方式去掉探针与毫米波单片集成电路外侧的衬底，形成所述毫米波单片集成电路。米波单片集成电路。米波单片集成电路。

【技术实现步骤摘要】
集成探针的毫米波单片集成电路模块及其制备方法


[0001]本专利技术涉及毫米波集成电路
，尤其涉及一种集成探针的毫米波单片集成电路模块及其封装方法。

技术介绍

[0002]毫米波是指频率在波长在1mm到10mm之间的一段电磁波，学术上一般认为26.50GHz
‑
300GHz。毫米波具有很多的应用，在雷达，通信，安检，成像以及测试测量方面有广阔的应用前景。在毫米波的高端频率，例如100GHz到300GHz的频段，由于频率更高，波长更短，用于雷达可大幅提高成像分辨率，用于通信可大幅提高通信带宽和速率，处于学术界和产业界聚焦的

[0003]为了发挥毫米波单片集成电路的性能，如低噪声放大器单片集成路，功率放大器单片集成电路等，一般需要将毫米波单片集成电路进行封装，即采用固态封装技术，封装主要是将单片（MMICs）的平面传输结构能量转换到标准矩形波导中，需要研究毫米波单片集成电路到波导的过渡结构和芯片与电路的过渡匹配结构，如附图1所示。
[0004]目前常用的是金丝键合结合E面探针，即波导到平面电路的过渡常采用E面探针形式，这种结构的顶层金属导带位于波导中TE
10
模式电场最强的地方，并且和电场方向平行，这可以保证信号能够有效地耦合到导带上。再采用金丝键合的方式传输到芯片内部，如附图2
‑
3所示。
[0005]采用金丝键合+E面探针的方式，在毫米波高端频段（大于100GHz），金丝键合带来的寄生效应急剧增加。金丝的拱高和跨度的增加也会增加寄生电感，使电路系统的稳定性降低，发生振荡。考虑模块之间的热耐久性和性能均匀性的需求时，金丝键合不是实际应用的合理解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种可进一步的发挥单片电路的本征性能，减少由探针和过度匹配电路带来的传输损耗，同时增加了芯片封装后的整体可靠性的毫米波单片集成电路模块。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种集成探针的毫米波单片集成电路模块，其特征在于：包括衬底，所述衬底上形成有毫米波单片集成电路和探针，所述探针分别与所述毫米波单片集成电路的输入端和输出端连接。
[0008]优选的，探针使用纯金属金制作。
[0009]优选的，E面探针采用溅射或电镀的方式制作完成。
[0010]本专利技术还公开了一种集成探针的毫米波单片集成电路模块的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在衬底上制作毫米波单片集成电路；在衬底上制作探针，使探针直接与所述毫米波单片集成电路的输入端和输出端连
接；采用背面分片的方式去掉探针与毫米波单片集成电路外侧的衬底，形成所述毫米波单片集成电路。
[0011]进一步的技术方案在于：伸出单片之外的探针部分的衬底与毫米波单片集成电路的衬底厚度相同或不同。
[0012]进一步的技术方案在于：背面分片采用先减薄至50微米左右的厚度，然后再采用干法刻蚀或者湿法刻蚀的方式对探针部分的衬底进行刻蚀至设计的目标厚度。
[0013]进一步的技术方案在于：所述方法还包括根据毫米波单片集成电路的工作频率，确定标准的矩形波导尺寸。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提出的毫米波单片集成电路与E面探针统一制作在毫米波单片集成电路的衬底上，探针和毫米波单片电路之间不再采用金丝跳线的方式，而是在半导体加工工艺过程中，直接一体化制作。由于探针和单片集成化，可进一步发挥单片电路的本征性能，减少由探针和过度匹配电路带来的传输损耗，同时增加了芯片封装后的整体可靠性。同时由于采用探针和毫米波单片集成电路一体化设计，大大减弱了射频封装工程师的封装难度，可采用标准波导进行封装。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0016]图1是现有技术中毫米波单片集成电路的封装流程图；图2是现有技术中毫米波单片集成电路的结构框图；图3是现有技术中毫米波单片集成电路采集金丝键合的结构示意图；图4是本专利技术实施例中所述集成电路模块的结构示意图；其中：1、衬底；2、毫米波单片集成电路；3、探针；4、波导；5、过渡微带线；6、芯片pad；7、金丝。
具体实施方式
[0017]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]如图4，本专利技术实施例公开了一种集成探针的毫米波单片集成电路模块，包括衬底1，所述衬底1上形成有毫米波单片集成电路2和探针3，所述探针3分别与所述毫米波单片集成电路2的输入端和输出端连接。
[0020]相应的，本专利技术实施例还公开一种集成探针的毫米波单片集成电路模块的制备方法，包括如下步骤：在衬底1上制作毫米波单片集成电路2；
在衬底1上制作探针3，使探针3直接与所述毫米波单片集成电路2的输入端和输出端连接；采用背面分片的方式去掉延伸到毫米波单片集成电路2外侧且位于探针3以外的衬底1，形成所述毫米波单片集成电路模块。
[0021]毫米波单片集成电路2可采用目前常用的制作工艺加工完成，而集成探针3可在制作完单片集成电路以后进行探针的加工制作，探针一般采用纯金属金来构成，可采用溅射，电镀的方式将探针制作完成。由于在毫米波单片集成电路外伸出了探针，原有的单片集成电路由矩形变成了不规则多边形，因此不能采用正面划片的方式来进行切割分片，可采用背面分片的方式来获得带有集成探针的单片集成电路。伸出单片之外的探针部分的衬底可与单片集成电路的衬底厚度不一致，也可以一致，可根据设计的需求来决定。背面分片可采用先减薄至50微米左右的厚度，采用干法刻蚀或者湿法刻蚀的方式对探针部分进行刻蚀至设计的目标厚度。
[0022]集成的探针在工艺上是可行的，在工艺可实现的情况下，需要考虑设计，如附图4所示，需要根据毫米波单片集成电路的工作频率，确定标准的矩形波导尺寸，主要是确定波导的长(a)和宽(b),例如标准的WR10，WR8波导等，然后根据设计的需要，给出探针与波导的对准位置，给出探针到波导顶端短面的距离，以方便后续的射频工程师对准和安装。从波导引入到探针的射频信号的阻抗也要与单片集成电路芯片的输入阻抗相匹配，在常用的毫米波单片电路中，常用的输入阻抗均为50欧姆，采用集成探针的毫米波单片电路的阻抗可不采用50欧姆标准阻抗体系，可以采用任意阻抗进行变化，例如采用100欧姆或者75欧姆的阻抗进行匹配变换，大大增加了芯片工程师的设计余量，增加了芯片工程师设计上更多的冗余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成探针的毫米波单片集成电路模块，其特征在于：包括衬底（1），所述衬底（1）上形成有毫米波单片集成电路（2）和探针（3），所述探针（3）分别与所述毫米波单片集成电路（2）的输入端和输出端连接。2.如权利要求1所述的集成探针的毫米波单片集成电路模块，其特征在于：探针（3）使用纯金属金制作。3.如权利要求1所述的集成探针的毫米波单片集成电路模块，其特征在于：，所述探针（3）为E面探针，采用溅射或电镀的方式制作完成。4.一种集成探针的毫米波单片集成电路模块的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在衬底（1）上制作毫米波单片集成电路（2）；在衬底（1）上制作探针（3），使探针（3）直接与所述毫米波单片集成电路（2）的输入端和输出端连接；采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋阳，张志国，刘育青，安国雨，郭黛翡，冯雪琳，
申请(专利权)人：北京国联万众半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：