运用共面波导和BGA1/0的宽带RF端口结构制造技术

ＭＭＩＣ封装包括迹线图案（３０，３６，３８），与所有过渡（７０，７２）处的阻抗匹配以增强信号传输并避免反射。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术涉及微波电路(特别是在频带从20GHz或更高开始的范围内)封装件的领域。现有技术在个人通信业务的市场日益发展的今天，需要用于单片微波集成电路(MMIC)的廉价、宽带、表面装贴可靠和用户友好的封装件和其它器件。已在23、28、32和38Ghz的频率下应用此类技术，而且在未来的两年内可达到工业生产。还在60、70GHz或更高频率的情况下，应用此类技术。该应用的基础是砷化镓MMIC芯片。运用复杂的高度可靠的高成本封装来封装这种IC装置，上述封装设计用于少批量组装。现有封装是表面安装的，但是大多有引线，并采用昂贵的材料。广泛的运用包括玻璃与金属密封件、多层陶瓷结构、机械加工金属壳或衬底、昂贵的合金(Cu-Mo，Kovar，CuW和其它)和相对厚的金电镀。现有技术的封装将下列结构中的几种的组合用于它们的设计和构成带状线、微带、共轴、伪同轴和共面波导传输线结构。因此，获得所需带宽的封装主要是经验猜测的结果(educated guessing)，而不是真正设计的结构。在授予C.Mattei等人的美国专利、授予P.T.Ho等人的美国专利号4,276,558、授予L.J.Moser的美国专利号5,014,115和授予Y.Kosugi等人的美国专利号5,450,046中描述了这些封装的例子。如今可用的一些真正的宽带封装(频率上至40Ghz，如同Dielectric Laboratories，Inc.生产的DiPak型号20001或者StratEdge的型号SEC-580234和SEC-580231)，构成复杂且昂贵。DLI的封装需要在母PC板上做一个洞，以及从包含IC的封装到母板表面的丝键合或带状连接。如熟悉本
的人员已知，丝键合很脆弱，并需要保护它不受环境损坏。此外，必须精确地控制丝键合的长度以用于高频操作。上述事项都使得整个组件的成本提高。此外，传统附着和构成的丝键合使得电磁场分布和RF电流结构不连续。在现有技术的封装中需要“解除(tuned-out)”这些不连续以消除信号反射和损耗，否则它们会破坏封装的性能。StratEdge封装具有用于安装的大接头或要求从封装到母PC板的丝键合。此外，这些封装占据大量母PC板的面积，这是不希望的。由于所需的制造材料和精度，目前的宽带封装设计无助于高产量、标准化、小型化和可便携性同时保持低成本。其它有限带宽的封装(诸如，Microsubstrates公司的Via/Pak 224Z，218Z和220A以及Kyocera公司的产品)，其特征与DL1和StratEdge的封装类似。将MMIC从高成本的专业应用移到更主流的商业应用，现有的封装是远远不够的，因为单独封装和设有MMIC之后的封装的成本高、组装困难而且测试困难。必须克服上述缺点以满足现在对于微波无线应用(诸如PCS和LMDS)对低成本、小尺寸和便携性的要求。本专利技术消除或大大缓解了上述封装的缺点和限制。专利技术概述本专利技术的MMIC封装克服或缓解了现有技术的上述和其它缺点和缺陷。本专利技术的一个目的是提供一种有效的、损耗最小的MMCI封装以及与母PC板的连接。本专利技术采用共面波导RF端口结构，其中可预测它的性能(通过电磁计算机建模)并定义它的设计原则。本专利技术的另一个目的是提供一种微波电路的低成本、表面安装的可靠封装，其上带宽频率主要受制于现有制造技术和工艺的能力。本专利技术的再一个目的是提供一种微波电路封装，它的焊球格阵列(ballgrid array)或凸格阵列(bump grid array)(BGA)格式在大批量制造环境中有利于机械组装。本专利技术的最后一个目的是提供一种微波电路封装，与现有技术的封装相比，它的尺寸小，而且重量轻。 熟悉本
的人员通过阅读下列详细描述以及附能够理解本专利技术的上述和其它特征及优点。附图描述现在，参照附图，其中相同标号表示同样的元件 附图说明图1是在PC板上带有MMIC芯片的封装衬底的分解示意图。图2A是示出场线的本专利技术的共面波导结构的侧视图。图2B是图2A结构的透视图。图2C是本专利技术原理的示意透视图，其中不改变材料的介电常数。图3示出本专利技术实际封装的透视图。图4是对图3沿着剖面线4-4所得的剖面图。图5是本专利技术一较佳实施例的透视图。图5A是图5沿着剖面线5A-5A所得的剖面图。图5B是图5沿着剖面线5B-5B所得的剖面图。图5C是图5沿着剖面线5C-5C所得的剖面图。图5D是图5沿着剖面线5D-SD所得的剖面图。图5E是图5PC板的俯视图。图5F是图5封装的仰视图。图5G是图5封装的俯视图。图6是材料介电常数变化的本专利技术原理的示意透视图。图7是示出封装的介电常数高于PC板的情况的本专利技术的透视图。图8是示出封装的电介常数低于PC板的情况的本专利技术的透视图。图9示出MMIC装在凹处的本专利技术的实施例。图9A是图9沿着剖面线9A-9A所得的剖面图。图10A示出本专利技术封装的MMIC侧。图10B示出本专利技术封装的PC板侧。图10C是图10B沿着剖面线10C-10C的剖面图。图11A是本专利技术另一个实施例的俯视图。图11B是图11A实施例的仰视图。图11C是图11A的侧视图。图12是计算机模拟图11A-11C所示的封装得到的S11、S21对频率的布局的示图。较佳实施例的详细描述本专利技术针对将MMIC连接到母PC板，其中通过对在这两者之间传输的微波信号呈电气透明的方法来连接。获得电气透明度(electrical transparency)要求匹配母板中的传输路径的阻抗，上述路径通过在母板和封装衬底之间的I/O连接、通过衬底本身到其中安装MMIC的表面并通过连接(例如，丝键合、倒焊晶片(flip chip))到MMIC。通过提供其阻抗在所有过渡区(transitionarea)中都匹配的共面波导结构，获得电气透明度并因而实现本专利技术的目的。在图1中示意地示出过渡区，其中10表示母板，12表示第一过渡区，14表示封装衬底，16表示第二过渡区(通过封装14)；18表示第三过渡区，20表示MMIC(单片微波集成电路)。参照图2A、2B和2C示出的平面共面波导。图2B所示与本专利技术的封装相关。在图2B中，中心道(center trace)30是信号导体，而在其另一侧的金属化(metalization)36、38是接地面。信号导体30与接地面导体36和38隔开，以控制电路的电感和电容。通过控制导体之间的间隔来控制那些参数是控制电路阻抗的一个因素，当然其最终目的是提供从MMIC到母PC板和背后的经匹配的阻抗通道。在各导体(信号和地)中的RF电流在间隔44、46附近的窄区域中流动。对于信号导体30用标号32、34和对于各接地面导体36和38用标号40、42表示这些区域。在间隔44、46中，用箭头50和52表示空间电场结构。间隔44、46实质上是金属化中的间隙(gap)，它暴露了电介质材料。这导致电容和电感并当它通过时改变在导体30、36以及30、38之间产生的电场。参照图2C，将平面共面波导的概念应用于多层结构。因为需要PC板10、封装14和MMIC20，所以多层结构对于MMIC封装是很典型的。工业上，这些元件由不同的制造商或部门制造。因此，MMIC不能简单地直接连接到母PC板。有大量过渡区(如图1和2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路封装，其特征在于，包括：单片微波集成电路；与所述电路电气连通的衬底；和在所述衬底的至少一个主要表面上构图的金属化，所述金属化经构图成为共面波导。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DF杜里埃特，
申请(专利权)人：微衬底股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]