专利名称：裸芯片与印制电路板的连接结构及印制电路板、通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种裸芯片与印制电路板的连接结构及印制电路 板、通信设备。
背景技术：
通信设备中的微波毫米波(MMW，Micro and Millimeter Waves)电路由于其工作 频率极高，导致信号在电路中的损耗剧烈增加，同时因为电路阻抗的不连续性导致的反射 问题也更加严重，而反射问题的存在会导致在接收端获得的信号幅度减小，产生反射损耗， 并且反射在一定情况下会影响电路工作的稳定性。并且，由于MMW信号波长很短，在空间的 辐射能力很强，还会导致不同电路单元之间相互影响的问题造成串扰，因此要增加屏蔽来 避免串扰的影响，而屏蔽则使普通的散热方式不能使用，因此需要采用较精密的电路结构 才能保证MMW电路工作正常，达到预定规格的要求。目前广泛应用的MMW电路中，为避免反射及损耗，保证传输线路的物理结构连续 性及参考地的连接性，从而保证电路回流(即MMW信号和地信号流经的途径)，一般采用双 层结构的PCB，将裸芯片设置在PCB的开口内，PCB中的底层导体层(可以加散热金属)作 为热衬底，表层的线路层上设有微带线结构，微带线结构常采用如图1所示由信号线、绝缘 介质和参考地平面构成的微带线，通过键合线使裸芯片与微带线结构连接，采用接地的金 属导体构成屏蔽腔，将不同的电路单元设置在不同的屏蔽腔内进行屏蔽避免串扰，从而解 决MMW电路设计中易出现的反射、损耗、串扰及散热等问题。但双层结构的PCB中只有一层导体层可作为线路层，另一层作为热衬底及参考 地，虽保证了传输线路的物理结构连续性及参考地的连接性，但无法实现较大规模的MMW 电路模块，使得目前的MMW电路模块存在规模较小，不能实现大规模电路设计。因此，如何 在保证传输线路的物理结构连续性及参考地的连接性，避免反射及损耗的情况下，提升MMW 电路模块规模是个需要解决的问题。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明实施例提供一种裸芯片与印制电路板的 连接结构及印制电路板、通信设备，可以解决在保证传输线路的物理结构连续性及参考地 的连接性，避免反射及损耗的情况下，提升MMW电路模块的规模。本发明实施例提供一种裸芯片与印制电路板的连接结构，用在微波毫米波电路 中，包括印制电路板和裸芯片；印制电路板上至少包括三层导体层，各导体层之间均通过绝缘层隔离，其中一层 导体层为热衬底，热衬底之上的印制电路板设有开口槽，裸芯片设置在所述开口槽内的热 衬底上，裸芯片两侧的印制电路板上的导体层形成混合式微带线，裸芯片通过多条键合线 与所述混合式微带线电连接。
本发明实施例还提供一种印制电路板，该电路板包括至少三层导体层，各导体层之间均通过绝缘层隔离，其中一层导体层为热衬底，热 衬底之上的印制电路板设有开口槽，所述开口槽两侧的印制电路板上的导体层形成混合式 微带线。本发明实施例进一步提供一种通信设备，包括机壳和电路板；所述电路板上设有微波毫米波电路，所述微波毫米波电路中包括上述的裸芯片与 印制电路板的连接结构。由上述本发明实施方式提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过在设置裸 芯片的开口槽两侧的印制电路板上形成混合式微带线，从而使裸芯片通过键合线可以方便 的与混合式微带线形成电连接。混合式微带线能保证传输线路的物理结构连续性及参考地 的连接性，避免反射及损耗，同时，由于可采用包括至少三层导体层的PCB，可提升MMW电路 模块的规模，有利于提高MMW通讯设备的系统集成度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他附图。图1为现有技术提供的MMW电路中采用的典型微带线的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的裸芯片与印制电路板的连接结构的示意图；图3为本发明实施例一提供的连接结构的混合式微带线示意图；图4为本发明实施例二提供的混合式微带线设置接地过孔的俯视示意图；图5为本发明实施例二提供的混合式微带线设置接地盲孔的俯视示意图；图6为本发明实施例二提供的混合式微带线的侧面剖视图；图7为本发明实施例提供的连接结构中去掉侧边的耦合地导体只用参考地平面 回流时的端口回损示意图；图8为本发明实施例提供的连接结构中去掉侧边的耦合地导体只用参考地平面 回流时的插入损耗示意图；图9为本发明实施例提供的连接结构中去掉参考地平面只用侧边的耦合地导体 回流时的端口回损示意图；图10为本发明实施例提供的连接结构中去掉参考地平面只用侧边的耦合地导体 回流时的插入损耗示意图；图11为本发明实施例提供的裸芯片与混合式微带线连接结构的端口回损示意 图；图12为本发明实施例提供的裸芯片与混合式微带线连接结构的插入损耗示意 图。图1中各标号为1_信号线；2-绝缘介质；3-参考地平面；图2中各标号为C11-导体层一 ；C12-导体层二 ； J11-绝缘层一 ；J12-绝缘层二 ；HI-热衬底；41-裸芯片；42-信号线；43-耦合地导体；44-信号键合线；45-接地键合线； 46-接地过孔；47-参考地平面；图3中各标号为42_信号线；43-耦合地导体；47-参考地平面；J11-绝缘层一；图4中各标号为41_裸芯片；42-信号线；43-耦合地导体；44-信号键合线； 45-接地键合线；46-接地过孔；图5中各标号为41_裸芯片；42-信号线；43-耦合地导体；44-信号键合线； 45-接地键合线；46-接地过孔；48-接地盲孔；图6中各标号为C11-导体层一 ；C12-导体层二 J11-绝缘层一 J12-绝缘层而； HI-热衬底；42-信号线；43-耦合地导体；46-接地过孔；48-接地盲孔。
具体实施例方式为便于理解，下面将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。实施例一本实施例提供一种裸芯片与印制电路板的连接结构，可用在MMW电路模块、芯片 封装、多芯片模块MCM、系统级封装模块SIP等中，如图2 4所示，该连接结构包括印制 电路板50和裸芯片41 ；其中，印制电路板50上至少包括三层导体层，在本实施例中，以三层导体层为例， 分别为C11、C12和C13。各导体层之间均设有绝缘层(在本实施例中以三层为例，各个导 体层之间设有绝缘层，即导体层C11和C12之间设有绝缘层J11，导体层C12和C13之间设 有绝缘层J12)，在一个实施例中，其中一层导体层可以为热衬底H1，一般采用最底层的导 体层C13作为热衬底H1，在本实施例中如图2所示，将C13作为热衬底HI。热衬底HI之上的印制电路板设有开口槽40，裸芯片41设置在该开口槽40内的热 衬底HI上，裸芯片41两侧的印制电路板上的导体层C11、C12形成混合式微带线，裸芯片41 通过多条键合线(如图2中的一条键合线44、和两条键合线45)与所述混合式微带线电连 接；所述的混合式微带线如图3所示，包括信号线42、耦合地导体43和参考地平面47 ；所 述信号线42印制在印制电路板表层导体层C11中部，在信号线42两侧与信号线42形成一 定间隔的两侧导体层作为耦合地导体43(即，在信号线42两侧与信号线42形成一定间隔 的两侧导体层为后合导体43的两个部分)，表层导体层CI 1与热衬底HI之间的中间导体层 C12作为参考地平面47，其中，信号线42与耦合地导体43位于信号线两侧的两部分之间的 间隔为均为0. 06 1. 0mmo上述连接结构中，裸芯片41通过多条键合线与混合式微带线电连接是将裸芯片 41的输入端口的输入端子和接地端子通过三条键合线(一条信号键合线44和两条接地键 合线45)与输入侧的混合式微带线电连接。在一个实施例中，具体是将裸芯片41的输入端 口的输入端子通过一条信号键合线44与裸芯片41输入侧的混合式微带线的信号线42电 连接，输入端口的两个接地端子各通过一条接地键合线45分别与裸芯片41输入侧的混合 式微带线中与信号线发生强耦合的耦合地导体43电连接；裸芯片41的输出端口的输出端子和接地端子通过三条键合线(一条信号键合线44和两条接地键合线44)与输出侧的混 合式微带线电连接，具体是将裸芯片41的输出端口的输出端子通过一条信号键合线44与 裸芯片41输出侧的混合式微带线的信号线42电连接，输出端口的两个接地端子各通过一 条接地键合线45分别与裸芯片41输出侧的混合式微带线中与信号线44发生强耦合的耦 合地导体43电连接。在上述连接结构中，在裸芯片41两侧的印制电路板上均设有一个或多个接地过 孔46 (设置在混合式微带线所在的印制电路板上)，使耦合地导体43和热衬底HI通过设置 的接地过孔46电连接(参见图2和图4)。上述这种用三条键合线使裸芯片与混合式微带线连接的结构，减小了因参考地不 连续引起的反射问题，同时可以通过调节耦合地导体到信号线的距离或者信号线的线宽来 控制局部的分布电容大小，为阻抗匹配提供了更加灵活的设计方案。通过采用这种连接结 构，解决了现有采用双层结构PCB的MMW电路规模小的问题，可以在MMW电路模块中使用多 层结构PCB，在保证传输线路的物理结构连续性及参考地的连接性，避免反射及损耗的前提 下，提升了 MMW电路模块的规模。从而有利于提高MMW通讯设备的系统集成度，降低MMW通 讯设备的物料和组装成本；并且这种混合式微带线与MMW电路中传统的微带线互连方便， 无需额外转换电路。并且，本发明实施例提供采用混合式微带线结构与裸芯片连接的结构，能够降低 信号线和其侧边的耦合地导体的耦合度，从而使信号线与耦合地导体之间的间隔增大，不 需要采用过小(例如0. 05mm或小于0. 05mm)的导体间距，降低了制作的难度，采用普通的 PCB制作工艺即可满足制作要求，降低了 MMW电路制作的工艺难度并降低了成本。实施例二本实施例提供一种裸芯片与印制电路板的连接结构，该连接结构与实施例一给出 的裸芯片与印制电路板的连接结构基本相同，不同的是在所述裸芯片两侧的印制电路板上 均还设有一个或多个接地盲孔48，使参考地平面47与热衬底HI通过接地盲孔48电连接 (即实现热衬底HI与导体层二 C12电连接，参见图5和图6)。这种电路结构中，回流信号 通过两个路径传播，一部分是通过接地键合线45到PCB表层导体层(即导体层一 C11)的 耦合地导体43 ；另一部分是通过热衬底HI到接地盲孔48再进入PCB中间层的参考地平面 47。其中通过热衬底HI的部分由于接地过孔46位于信号线42的两侧，回流信号在平面方 向需要经过较长路径的迂回才能达到信号线42的正下方，因此这部分回流信号的连续性 不好，见图6。为此可以在作为参考地平面47的导体层二 C12到热衬底HI之间采用埋孔结 构的接地盲孔48进行改善，其结构如图6所示。采用埋孔结构可以在一定程度上提高电气 性能，但是PCB制作成本和难度会相应上升。上述本发明实施例给出的这种连接结构中，通过采用混合式微带线结构充分利用 两条不完整的回流路径，保证了电路的回流，两条不完整的回流路径中一条回流路径是对 于信号线和侧边的耦合地导体而言，若采用普通PCB工艺制作由于两者间距大于0. lm，无 法形成足够的耦合回流量；对于第二条回流路径是相对于第二层参考地平面而言，由于裸 芯片的地端连接在热衬底上，微带线与裸芯片之间的地形成了断层，难以形成连续的回流。 因此，这两条回流路径均是不完整的回流路径。图7、8显示了只采用第二层参考平面时的 驻波和插损仿真结果；图9、10显示了只采用侧边耦合地导体的驻波和插损仿真结果(耦合地导体到信号线间距为0. 12mm)；图11、12显示了采用本发明实施例的连接结构的驻波和 插损仿真结果。通过对比可以知道，采用本发明实施例的连接结构之后，连接处的插损和驻 波指标都得到了较大改善。因此，本发明实施例的连接结构既能满足MMW电路对于反射、损耗等要求，同时又 可以利用多层结构的PCB，可制作大规模的电路，减少MMW通讯设备中的电路模块，并且，采 用普通的PCB制作工艺即可，而不必采用制作MMW芯片的高精度制作工艺。实施例三本实施例提供一种印制电路板，用在MMW电路中，该电路板包括(电路板结构可参 见图2)至少三层导体层C11、C12、C13，各导体层之间均通过绝缘层隔离J11、J12，其中一 层导体层作为热衬底H1，一般采用最底层的导体层三C13作为热衬底H1，热衬底之上的印 制电路板设有开口槽，所述开口槽两侧的印制电路板上的导体层形成混合式微带线。上述印制电路板中的混合式微带线包括(可参见图3)信号线42、耦合地导体43 和参考地平面47 ；印制电路板表层的导体层一 C11中部印制有信号线42，在信号线42两 侧与信号线42形成间隔为0. 06 1. 0mm的两侧导体层作为耦合地导体43，表层导体层一 C11与热衬底(即导体层一 C13)之间的中间层的导体层二 C12作为参考地平面47。在上述印制电路板中，开口槽两侧的印制电路板上均设有一个或多个接地过孔 46，使耦合地导体43、参考地平面47与热衬底hi通过接地过孔46电连接。在开口槽两侧的印制电路板上还可以设置一个或多个埋孔结构的接地盲孔48，使 参考地平面47与热衬底hi通过接地盲孔48电连接。本实施例的印制电路板可应用在MMW电路模块、芯片封装、多芯片模块MCM、系统 级封装模块SIP等中，使裸芯片与印制电路板通过多条键合线方便的连接，不但可以保证 电路性能，避免反射等影响，并且，这种结构的印制电路板制作工艺简单，普通的PCB制作 工艺即可满足要求。实施例四本实施例提供一种通信设备，可以是一种MMW通信设备，该设备包括机壳和电路 板；在电路板上设有微波毫米波电路，微波毫米波电路(MMW电路)中包括上述实施例一或 实施例二中任一项给出的裸芯片与印制电路板的连接结构。这种设备中的MMW电路采用普 通的PCB加工工艺即可以制作，成本低，并且其性能能满足MMW电路的各种要求。综上所述，本发明实施例中通过采用混合式微带线，利用键合线使裸芯片与混合 式微带线电连接，形成电路连接结构，应用了混合式微带线结构。采用混合模式的微带线 能够降低信号线和侧边的耦合地导体的耦合度，从而不需要采用非常小的导体间距进行设 计，降低了 PCB制作的难度。采用三条键合线连接的混合式微带线结构，连接处的插损和驻 波指标都得到了很大改善。通过本发明实施例的连接结构可解决MMW电路多层PCB设计 中的关键技术问题，实现大规模MMW电路模块的开发，有利于提高MMW通讯设备的系统集成 度，降低设备的物料和组装成本；并且采用更低的PCB制造难度，降低了 PCB制造成本，MMW 电路的输出结构采用混合式微带线，与MMW电路中传统的微带线互连方便，无需额外转换 电路。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
一种裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，包括印制电路板和裸芯片；印制电路板上至少包括三层导体层，各导体层之间均通过绝缘层隔离，其中一层导体层为热衬底，热衬底之上的印制电路板设有开口槽，裸芯片设置在所述开口槽内的热衬底上，裸芯片两侧的印制电路板上的导体层形成混合式微带线，裸芯片通过多条键合线与所述混合式微带线电连接。
2.根据权利要求1所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述混合式 微带线包括信号线、耦合地导体和参考地平面；所述信号线印制在印制电路板表层导体 层中部，所述耦合地导体为在信号线两侧与信号线形成一定间隔的两侧导体层，所述参考 地平面为所述表层导体层与热衬底之间的中间导体层。
3.根据权利要求2所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述信号线 与耦合地导体位于所述信号两侧的两部分之间的间隔均为0. 06 1. 0mm。
4.根据权利要求2所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述裸芯片 两侧的印制电路板上均设有一个或多个接地过孔，使所述耦合地导体、参考地平面与所述 热衬底通过所述接地过孔电连接。
5.根据权利要求2所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述裸芯片 两侧的印制电路板上均设有一个或多个接地盲孔，使所述参考地平面与所述热衬底通过所 述接地盲孔电连接。
6.根据权利要求1所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述裸芯片 通过多条键合线与所述混合式微带线电连接包括裸芯片的输入端口的输入端子和接地端子通过三条键合线与输入侧的混合式微带线 电连接；裸芯片的输出端口的输出端子和接地端子通过三条键合线与输出侧的混合式微带 线电连接。
7.根据权利要求4所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述裸芯 片的输入端口的输入端子和接地端子通过三条键合线与输入侧的混合式微带线电连接包 括裸芯片的输入端口的输入端子通过一条信号键合线与裸芯片输入侧的混合式微带线 的信号线电连接，输入端口的两个接地端子各通过一条接地键合线分别与裸芯片输入侧的 混合式微带线的耦合地导体电连接。
8.根据权利要求4所述的裸芯片与印制电路板的连接结构，其特征在于，所述裸芯 片的输出端口的输出端子和接地端子通过三条键合线与输出侧的混合式微带线电连接包 括裸芯片的输出端口的输出端子通过一条信号键合线与裸芯片输出侧的混合式微带线 的信号线电连接，输出端口的两个接地端子各通过一条接地键合线分别与裸芯片输出侧的 混合式微带线的耦合地导体电连接。
9.一种印制电路板，其特征在于，该电路板包括至少三层导体层，各导体层之间均通过绝缘层隔离，其中一层导体层为热衬底，热衬底 之上的印制电路板设有开口槽，所述开口槽两侧的印制电路板上的导体层形成混合式微带 线。
10.根据权利要求9所述的印制电路板，其特征在于，所述混合式微带线包括信号线、 耦合地导体和参考地平面；所述信号线印制在印制电路板表层导体层中部，所述耦合地导 体为在信号线两侧与信号线形成一定间隔的两侧导体层，所述参考地平面为所述表层导体 层与热衬底之间的中间导体层。
11.根据权利要求9所述的印制电路板，其特征在于，所述信号线与所述耦合地导体位 于所述信号线两侧的两部分之间的间隔均为0. 06 1. 0mm。
12.根据权利要求9所述的印制电路板，其特征在于，所述开口槽两侧的印制电路板上 均设有一个或多个接地过孔，使所述耦合地导体、参考地平面与所述热衬底通过所述接地 过孔电连接。
13.根据权利要求9所述的印制电路板，其特征在于，所述开口槽两侧的印制电路板上 均设有一个或多个接地盲孔，使所述参考地平面与所述热衬底通过所述接地盲孔电连接。
14.一种通信设备，其特征在于，包括机壳和电路板；所述电路板上设有微波毫米波电路，所述微波毫米波电路中包括权利要求1 8任一 项所述的裸芯片与印制电路板的连接结构。
全文摘要
本发明提供一种裸芯片与印制电路板的连接结构及印制电路板、通信设备，属通信领域。该结构包括印制电路板和裸芯片；印制电路板上至少包括三层导体层，各导体层之间均通过绝缘层隔离，其中一层导体层为热衬底，热衬底之上的印制电路板设有开口槽，裸芯片设置在所述开口槽内的热衬底上，裸芯片两侧的印制电路板上的导体层形成混合式微带线，裸芯片通过多条键合线与所述混合式微带线电连接。通过在设置裸芯片的开口槽两侧的印制电路板上形成混合式微带线，从而使裸芯片通过键合线可以方便的与混合式微带线形成电连接。混合式微带线能保证传输线路的物理结构连续性及参考地的连接性，避免反射及损耗，并可提升MMW电路模块的规模。
文档编号H01L23/498GK101998763SQ20101027233
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者佛朗哥·马可尼, 缑海鸥, 罗兵, 蔡华 申请人:华为技术有限公司