一种低寄生感抗的高频互连结构及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路技术领域，是芯片之间的互连结构及其应用，具体是一种低寄生感抗的高频互连结构及其应用。
技术背景
[0002]毫米波和太赫兹波指的是频率为30GHz到3THz电磁波，工作波长为1mm到0.1mrn0毫米波和太赫兹波封装存在一个特别重要的问题，也就是组装和连接多个单片微波集成电路(MMIC)建立多芯片模块的毫米波前端。因此芯片之间的互连需要具有低寄生感抗，同时由于高频芯片上的焊盘比较小，一般只有50umX50um，甚至更小30umX30um。
[0003]将芯片固定或物理连接到载片上称为互连。互连的方法主要有:键合线、倒装芯片以及TSV技术是三种常见的互连技术。倒装芯片键合是在芯片的连接焊盘上形成凸点并直接连接到PCB载片或金属载片的工艺。倒装芯片键合技术有明显的优点:互连结构最短，寄生电感最小。
[0004]在传统的倒装芯片互连工艺中，凸点为锡合金球，锡是一种熔点较低的材料，由锡合金球制成的凸点进行互连时，往往会出现凸点坍塌；有种新工艺中提出利用铜柱替换锡合金球凸点将芯片连接到载片上。由此利用铜柱替换锡合金球凸点将芯片连接到载片上能够避免铜柱坍塌。无论锡合金球还是铜柱，高度都受到芯片焊盘尺寸的影响。对于由于50umX50um焊盘，互连后的高度一般小于10um。这样就会在芯片和载片之间形成很大的寄生电容，会严重影响芯片的性能。
[0005]综上，如何设计一种低寄生感抗的高频互连结构，特别的是，适用倒装互连工艺的低高度问题，同时降低高频互连的寄生感抗，提高封装性能，是本领域技术人员急迫需要解决的一个难题。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提出一种低寄生感抗的高频互连结构及其应用，利用毫米波和太赫兹波芯片之间通过倒装载片结构进行片外互连，以解决现有的高频芯片倒装互连工艺中凸点低对芯片性能的影响，同时降低尚频互连的寄生感抗，提尚芯片之间的匹配，提尚封装性會K。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种低寄生感抗的高频互连结构，其特征在于:包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连。
[0008]通过对芯片和异形载片施加一定温度和压力进行安装，施加的温度为125-135?，施加的压力为9-12Kg。
[0009]安装后的铟球的高度小于5个微米。
[0010]所述铟球的熔点为156.61°C，导电率为83.7ηΩ/πι，且质地极软。在倒装互连中会产生崩塌和融化，因此互连高度可以减小到5个微米以下，可以有效降低互连的寄生电感。
[0011]所述异形载片的中心为镂空部分，镂空部分为矩形，这样避免了倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。
[0012]利用上述高频互连结构，采用金属腔体可以将毫米波和太赫兹波芯片封装成波导模块，具体封装过称为:
第一步，通过所述高频互连结构的形式，将芯片和带有共面波导探针的异形载片互连在一起；
第二步，将芯片和异形载片通过导电胶装配在金属载板上；
第三步，将装配了芯片和异形载片的金属载板通过导电胶装配到波导下腔体中；第四步，按照从上至下的顺序，依次将波导上腔体、电源板、盖板和波导下腔体装配在一起，实现将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
[0013]本发明的有益效果如下:
本发明利用通过铟球将芯片和异形载片互连在一起，由于铟球为熔点低，且质地极软，在倒装互连中会产生崩塌和融化，有效的降低了互连高度，降低互连的寄生电感；同时呈“回”字形状的异形载片，也避免了倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。在异形载片制作共面波导探针，通过微组装将互连好的载片和芯片装配在波导腔体中，可以将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的倒装芯片互连结构的剖面示意图；
图2为本发明的芯片封装成为波导模块的示意图；
其中，附图标记为:芯片1、焊盘2、铟球3、焊盘4、异形载片5、波导上腔体6、芯片7、异形载片8、金属载板9、波导下腔体10、电源板11、盖板12。
【具体实施方式】
[0015]本发明是通过铟球将芯片与异形基板互连在一起，由于铟球为熔点低，且质地极软，在倒装互连中会产生崩塌和融化，能降低互连的高度，减小寄生电感。呈“回”字形状的异形载片，也避免了倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。通过微组装将互连好的异形载片和芯片装配在波导腔体中，可以将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
[0016]实施例1
如图1所示，一种低寄生感抗的高频互连结构，包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连。
[0017]通过对芯片和异形载片施加125°C，施加压力为12Kg，安装后的铟球的高度为1_5个微米。
[0018]所述铟球的熔点为156.61 °C，导电率为83.7ηΩ/πι，且质地极软。在倒装互连中会产生崩塌和融化，因此互连高度可以减小到5个微米以下，可以有效降低互连的寄生电感。
[0019]所述异形载片的中心镂空，镂空的部分为矩形，这样避免倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。
[0020]实施例2
一种低寄生感抗的高频互连结构，包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连。
[0021]通过对芯片和异形载片施加130°C，施加压力为10Kg，安装后的铟球的高度1-5个微米。
[0022]所述铟球的熔点为156.61 °C，导电率为83.7ηΩ/πι，且质地极软。在倒装互连中会产生崩塌和融化，因此互连高度可以减小到5个微米以下，可以有效降低互连的寄生电感。
[0023]所述异形载片的中心镂空，镂空的部分为矩形，这样避免倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。
[0024]实施例3
如图1所示，一种低寄生感抗的高频互连结构，包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连。
[0025]通过对芯片和异形载片施加135°C，施加压力为9Kg，安装后的铟球的高度1_5个微米。
[0026]所述铟球的熔点为156.61 °C，导电率为83.7ηΩ/πι，且质地极软。在倒装互连中会产生崩塌和融化，因此互连高度可以减小到5个微米以下，可以有效降低互连的寄生电感。
[0027]所述异形载片的中心镂空，镂空的部分为矩形，这样避免倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。
[0028]实施例4
利用上述高频互连结构，采用金属腔体可以将毫米波和太赫兹波芯片封装成波导模块，如图2所示，具体封装过称为:
第一步，将芯片7通过上述互连方法和带有共面波导探针异形载片8互连在一起； 第二步，将芯片7和异形载片8通过导电胶装配在金属载板9上；
第三步，将装配了芯片7和异形载片8的金属载板9通过导电胶装配到波导下腔体10
中；
第四步，依次将波导上腔体6，电源板11、盖板12和波导下腔体10装配在一起，实现将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
[0029]本发明所述的高频互连结构具有低寄生感抗、低损耗的优点。通过该互连结构进行高频芯片之间互连，结果表明该方法具有良好的性能。由该方法制作的高频模块，取得了优越的性能。
【主权项】
1.一种低寄生感抗的高频互连结构，其特征在于:包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连；铟球的高度小于5个微米。
2.根据权利要求1所述的一种低寄生感抗的高频互连结构，其特征在于:通过对芯片和异形载片施加一定温度和压力进行安装，施加的温度为125-135°C，施加的压力为9-12Kgo
3.根据权利要求1所述的一种低寄生感抗的高频互连结构，其特征在于:所述异形载片的中心为镂空部分，镂空部分为矩形。
4.一种利用低寄生感抗的高频互连结构的应用，其特征在于:采用金属腔体将毫米波和太赫兹波芯片封装成波导模块，具体封装过称为: 第一步，通过所述高频互连结构的形式，将芯片和带有共面波导探针的异形载片互连在一起； 第二步，将芯片和异形载片通过导电胶装配在金属载板上； 第三步，将装配了芯片和异形载片的金属载板通过导电胶装配到波导下腔体中； 第四步，按照从上至下的顺序，依次将波导上腔体、电源板、盖板和波导下腔体装配在一起，实现将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
【专利摘要】本发明公开了一种低寄生感抗的高频互连结构及其应用，其结构包括芯片和异形载片，芯片下面设置有焊盘，异形载片上面也设置有焊盘，两个焊盘之间通过铟球互连；铟球的高度小于5个微米；本发明利用通过铟球将芯片和异形载片互连在一起，由于铟球为熔点低，且质地极软，在倒装互连中会产生崩塌和融化，有效的降低了互连高度，降低互连的寄生电感；同时呈“回”字形状的异形载片，也避免了倒装后芯片和载片之间产生寄生电容。在异形载片制作共面波导探针，通过微组装将互连好的载片和芯片装配在波导腔体中，可以将毫米波和太赫兹波芯片封装成为波导模块。
【IPC分类】H01L23-13, H01L23-488
【公开号】CN104810341
【申请号】CN201510184868
【发明人】刘杰, 苏娟, 周林, 沈川, 邓贤进, 张健
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月20日