阅读说明：本技术 毫米波单片集成电路封装结构及其封装方法 (Millimeter wave monolithic integrated circuit packaging structure and packaging method thereof ) 是由 张志国 刘育青 安国雨 张洋阳 郭黛翡 李雪荣 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种毫米波单片集成电路封装结构及封装方法,涉及毫米波集成电路技术领域,所述方法包括如下步骤：制作毫米波单片集成电路；制作倒扣的过渡探针；将所述毫米波单片集成电路正放于腔体内部,然后将所述倒扣的过渡探针的金属层朝下使过渡探针上的探针焊盘与毫米波单片集成电路上的微带焊盘相对,并在探针焊盘于微带焊盘之间设置铟球然后通过加热的方式使铟球摊开将所述过渡探针采用倒扣的方式焊接到所述毫米波单片集成电路上。所述方法制备的毫米波单片集成电路封装结构导电性能好,可大大提高单片集成电路装配的一致性和高性能特性,大大降低对装配工人要求。(The invention discloses a millimeter wave monolithic integrated circuit packaging structure and a packaging method, relating to the technical field of millimeter wave integrated circuits, wherein the method comprises the following steps: manufacturing a millimeter wave monolithic integrated circuit; manufacturing an inverted transition probe; the millimeter wave monolithic integrated circuit is placed in the cavity, then the metal layer of the inverted transition probe is downward to enable a probe bonding pad on the transition probe to be opposite to a micro-strip bonding pad on the millimeter wave monolithic integrated circuit, indium balls are arranged between the probe bonding pad and the micro-strip bonding pad, and then the indium balls are spread out in a heating mode to weld the transition probe to the millimeter wave monolithic integrated circuit in an inverted mode. The millimeter wave monolithic integrated circuit packaging structure prepared by the method has good conductivity, can greatly improve the consistency and high performance characteristic of monolithic integrated circuit assembly, and greatly reduces the requirements on assembly workers.)

毫米波单片集成电路封装结构及其封装方法

技术领域

本发明涉及毫米波集成电路技术领域，尤其涉及一种毫米波单片集成电路封装结构及其封装方法。

背景技术

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技术领域。

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。

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TE₁₀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。

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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种导电性能好，可大大提高单片集成电路装配的一致性和高性能特性，大大降低对装配工人要求的毫米波单片集成电路封装结构。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种毫米波单片集成电路封装结构，其特征在于：包括倒扣的过渡探针以及毫米波单片集成电路，所述倒扣的过渡探针的金属层朝下设置，且金属层上形成有探针焊盘，所述毫米波单片集成电路上形成有微带焊盘，所述探针焊盘与所述微带焊盘之间通过铟球焊接连接。

进一步的技术方案在于：所述封装结构还包括腔体，所述毫米波单片集成电路正放于腔体内部，所述倒扣的过渡探针的金属层朝下与所述毫米波单片集成电路焊接连接。

进一步的技术方案在于：所述倒扣的过渡探针包括波导层，所述波导层的背面形成有金属层，所述金属层包括位于信号微带线两侧的接地微带线，所述信号微带线以及接地微带线分别与所述毫米波单片集成电路上的信号微带焊盘以及接地微带焊盘焊接连接。

进一步的技术方案在于：所述倒扣的过渡探针包括波导层，所述波导层的背面形成有金属层，所述金属层包括位于信号微带线两侧的接地微带线，所述信号微带线以及接地微带线分别与所述毫米波单片集成电路上的50欧姆微带焊盘以及接地微带焊盘焊接连接。

本发明还公开了一种毫米波单片集成电路封装方法，其特征在于包括如下步骤：

制作毫米波单片集成电路；

制作倒扣的过渡探针；

将所述毫米波单片集成电路正放于腔体内部，然后将所述倒扣的过渡探针的金属层朝下使过渡探针上的探针焊盘与毫米波单片集成电路上的微带焊盘相对，并在探针焊盘于微带焊盘之间设置铟球然后通过加热的方式使铟球摊开将所述过渡探针采用倒扣的方式焊接到所述毫米波单片集成电路上。

进一步的，将倒扣的过渡探针的金属层朝下放置，而背面朝上，用于将E面探针上的地-信号-地微带线和毫米波单片集成电路上的GSG信号进行连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用铟球作为探针焊盘与单片集成电路焊盘的连接材料，通过点铟球放置在探针焊盘和单片集成路的焊盘中间，采用加热的方式，可获得完美的焊接性能，相对于采用导电胶的方式，铟球不会溢出，且在加热后完美铺开，具有非常优异的导电性能。且在外观看上去更加美观，可大大提高单片集成电路装配的一致性和高性能特性，大大降低对装配工人的手工要求，同时点铟球可以采用人工或机器点胶的方式，适应性强。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

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是本发明实施例中50欧姆石英传输微带线的封装结构示意图；

图5是本发明实施例中PA芯片的封装结构示意图；

其中：1、倒扣的过渡探针；2、毫米波单片集成电路；3、金属层；4、铟球；5、波导层；6、信号微带线；7、接地微带线；8、衬底；9、过渡微带线；10、芯片pad；11、金丝。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明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发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图4-图5所示，本发明实施例公开了一种毫米波单片集成电路封装结构，包括倒扣的过渡探针1以及毫米波单片集成电路2，所述倒扣的过渡探针1的金属层3朝下设置，且金属层3上形成有探针焊盘，所述毫米波单片集成电路2上形成有微带焊盘，所述探针焊盘与所述微带焊盘之间通过铟球4焊接连接。

所述封装结构还包括腔体，所述毫米波单片集成电路2正放于腔体内部，所述倒扣的过渡探针1的金属层3朝下与所述毫米波单片集成电路2焊接连接。

如图4所示，所述倒扣的过渡探针1包括波导层5，所述波导层5的背面形成有金属层3，所述金属层3包括位于信号微带线6两侧的接地微带线7，所述信号微带线6以及接地微带线7分别与所述毫米波单片集成电路1上的50欧姆微带焊盘以及接地微带焊盘焊接连接。

如图5所示，所述倒扣的过渡探针1包括波导层5，所述波导层5的背面形成有金属层3，所述金属层3包括位于信号微带线6两侧的接地微带线7，所述信号微带线6以及接地微带线7分别与所述毫米波单片集成电路1上的信号微带焊盘以及接地微带焊盘焊接连接。

本发明实施例公开了一种毫米波单片集成电路封装方法，包括如下步骤：

制作毫米波单片集成电路2；

制作倒扣的过渡探针1；

将所述毫米波单片集成电路2正放于腔体内部，然后将所述倒扣的过渡探针1的金属层3朝下使过渡探针上的探针焊盘与毫米波单片集成电路2上的微带焊盘相对，并在探针焊盘于微带焊盘之间设置铟球4然后通过加热的方式使铟球4摊开将所述过渡探针1采用倒扣的方式焊接到所述毫米波单片集成电路2上。

本发明采用铟球作为探针焊盘与单片集成电路焊盘的连接材料，通过点铟球放置在探针焊盘和单片集成路的焊盘中间，采用加热的方式，可获得完美的焊接性能，相对于采用导电胶的方式，铟球不会溢出，且在加热后完美铺开，具有非常优异的导电性能。且在外观看上去更加美观，可大大提高单片集成电路装配的一致性和高性能特性，大大降低对装配工人的手工要求，同时点铟球可以采用人工或机器点胶的方式，适应性强。

毫米波单片集成电路可采用目前常用的制作工艺加工完成，倒扣的过渡探针可采用常用的E面探针，即通过波导和探针的耦合以及过度微带线实现标准50欧姆的传输微带线，通过50欧姆标准阻抗和毫米波单片集成电路进行匹配。E面探针可独立于毫米波单片集成路进行独立设计，在装配的时候，将E面探针的金属层朝下放置，而背面朝上，主要是为了将E面探针上的地-信号-地（GSG）微带线和毫米波单片集成电路上的GSG信号进行连接，如附图4-5所示，波导信号通过E面探针实现传输到CPW共面波导之上，此时过度结构上的GSG微带和毫米波单片集成电路的GSG微带之间通过点铟球的方式，实现两者电学性能的连接，为了使铟球固化，采用高温加热的方式，此时可采用120度的加热平台，将处于探针过度和毫米波单片集成电路上的GSG微带之间的铟球进行加热固化，同时铟球摊开。由于铟球极小，不会溢出GSG微带焊盘的范围。此时就形成了倒扣封装的毫米波单片集成电路。