一种芯片间无线互连结构的制作方法

文档序号:9752676阅读:408来源:国知局
一种芯片间无线互连结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芯片间无线互连结构,具体涉及一种两个及两个以上芯片之间通信的无线互连结构,属于芯片间无线通信技术领域。
【背景技术】
[0002]当今电子产品越来越智能化,需要芯片处理的命令也日益增多,而芯片连接的外围电路也不可避免地的增加。芯片与外围电路的连接使用的是金属铜导线,这些导线之间会出现不同程度的交叉或并行。一方面,这密集的导线引起信号之间的串扰;另一方面,印制电路板上会有很多通孔,引进了信号的延迟、衰减等;最后,电路板的层数会增加。
[0003]目前,已经被提出的一些解决方案包括如下几种:I)降低金属导线的电阻率或印制电路板的介电常数;2)把多个芯片堆叠一起,采用硅通孔、电感互感、或电容互容等技术;3)芯片封装上加载贴片天线,采用射频互连通信。第一种方案,金属导线数量不会减少;第二种方案,频率越高,工艺越复杂;第三种方案,除了贴片天线的尺寸比较大外,芯片与芯片的通信易受到外界环境干扰。

【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种芯片间无线互连结构,实现芯片与芯片之间相互通信,同时不受外界环境干扰,其主要工作于微波频段,20Ghz及以上频段。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种芯片间无线互连结构,包括印制电路板和至少两个芯片,所述印制电路板的上表面和下表面均涂覆有一层吸波材料,所述芯片包括贴片管脚天线和硅基片,所述贴片管脚天线包括金属散热片、芯片封装底部、通孔和贴片管脚;芯片的内部电路布置于硅基片上,金属散热片设置于硅基片与芯片封装底部之间,且芯片封装底部开有若干个通孔,每个通孔下方固定有一个贴片管脚,所述芯片通过贴片管脚固定在印制电路板的同一个表面上;将贴片管脚作为芯片的发射天线和接收天线,其中一个芯片的射频信号经过自身的通孔后由对应的贴片管脚发射出去,射频信号在印制电路板的介质空间内传播,并且在到达另一个芯片时,被该芯片对应的贴片管脚接收,接收射频信号的贴片管脚经过对应的通孔将射频信号传输到该芯片中。
[0006]作为所述芯片间无线互连结构的进一步优化方案,所述吸波材料的结构为超材料结构或石墨稀或硼墨稀。
[0007]作为所述芯片间无线互连结构的进一步优化方案,所述金属散热片的材质为铜或招O
[0008]作为所述芯片间无线互连结构的进一步优化方案,所述芯片封装底部的材质为碳化硅或硅或蓝宝石。
[0009]作为所述芯片间无线互连结构的进一步优化方案,所述贴片管脚的材质为铜或招O
[0010]本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本发明芯片间无线互连结构,将芯片的贴片管脚作为芯片内信号与其它芯片通信的输入输出端口;另外,贴片管脚天线的辐射空间在印制电路板的介质空间中,介电常数比I大,使天线的尺寸减小。
[0011]2、本发明芯片间无线互连结构,一方面减少电磁波多径传输;另一方面避免与来自自由空间的电磁波的干扰,保证芯片之间通信顺畅。
[0012]3、本发明芯片间无线互连结构,采用一种新的芯片之间通信的媒介,印制电路板的介质空间有限,束缚了电磁波传播空间。
[0013]4、本发明芯片间无线互连结构,利用了芯片与电路板中未使用的空间,减少或消除传统的金属导线连接方式。实现电路高度集成化保证传输信号完整性,减少电磁干扰。
【附图说明】
[0014]图1是本发明芯片间无线互连结构的侧面示意图。
[0015]图2是本发明芯片间无线互连结构的正面示意图。
[0016]图3是本发明中芯片A侧面示意图。
[0017]图4是本发明中芯片A底部正面示意图。
[0018]图5是本发明中芯片B底部正面示意图。
[0019]图6是本发明中芯片A和芯片B之间信号传输路径示意图。
[0020]其中,I为外界信号,2为芯片A,3为金属散热片,4为芯片封装底部,5为贴片管脚,6为芯片间通信信号,7为芯片B,8为通孔,9为上表面吸波层,10为电路板介质,11为下表面吸波层,12为芯片C,13为芯片A封装底部正面,14为芯片B封装底部正面,sO为视距,sI为路径I,s2为路径2,s3为路径3。
[0021 ] al为芯片A贴片管脚al,a2为芯片A贴片管脚a2,a3为芯片A贴片管脚a3,a4为芯片A贴片管脚a4,a5为芯片A贴片管脚a5,a6为芯片A贴片管脚a6,a7为芯片A贴片管脚a7,a8为芯片A贴片管脚a8;bl为芯片片管脚bl,b2为芯片片管脚b2,b3为芯片片管脚b3,b4为芯片B贴片管脚b4,b5为芯片片管脚b5,b6为芯片B贴片管脚b6,b7为芯片片管脚b7,b8为芯片B贴片管脚b8。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0023]本发明所述的一种芯片间无线互连结构,结合了芯片和印制电路板各自的物理结构和空间,发挥了它们在以前没有被应用的作用。
[0024]如图1所示,本发明所述芯片间无线互连结构,包括有芯片的贴片管脚天线、印制电路板介质和吸波层。所述芯片的贴片管脚天线由金属散热片3、芯片封装底部4、通孔8和贴片管脚5组成,如图3所示。其中,金属散热片3采用铜或优质铝等材料;芯片封装底部4采用碳化硅或硅或蓝宝石等材料;贴片管脚5采用铜或优质铝等金属。金属散热片3除了给芯片内工作电路传导热量外,还可以作为“地”。芯片内的射频信号通过通孔,传输到贴片管脚天线通过贴片管脚5辐射出去。印制电路板介质10以及上表面吸波层9和下表面吸波层11形成了一种新型的印制电路板。它可以阻断电路板介质10空间的芯片间通信信号6和来自自由空间的外界信号I,避免二者之间的相互干扰。
[0025]如图2所示,显示有芯片A、芯片B、芯片C,即图中的2、7、12,但这种新技术并不局限于三个芯片,两个及以上芯片都适合。如图4所示,显示了芯片A封装底部正面13示意图,它有8个芯片贴片管脚(&1、&2、&3、&4、&5、&6、&7、&8),但并不局限于8个,也许更多也许更少,不过都是这样的贴片结构或类似的结构。如图5所示,显示了芯片B封装底部正面14示意图,它有8个芯片贴片管脚(131、62、63、64、65、66、67、68),但并不局限于8个,也许更多也许更少,都是这样的贴片结构或类似的结构。
[0026]如图6所示,描述了芯片A与芯片B之间通信的示意图,以芯片A的贴片管脚al和芯片B的贴片管脚bl为例子的电磁波传播路径分析。芯片A中的基带信号经过调制电路调制到射频信号,射频信号经过通孔从贴片管脚al辐射出去,电磁波信号在印制电路板的介质空间内传播,除了视距sO传播路径外,还有三条传播途径s 1、s2和s3。沿着后三条传播途径的电磁波,接触到印制电路板介质10空间的上表面吸波层9和下表面吸波层11,被吸收掉,从而使沿着这三条途径的电磁波不能到达芯片B的接收天线,减少了多径传播。芯片B的贴片管脚bl接收到辐射信号,通过通孔传输到芯片B内射频电路,被解调成基带信号。这样,完成了芯片A到芯片B通信。
[0027]以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种芯片间无线互连结构,其特征在于,包括印制电路板和至少两个芯片,所述印制电路板的上表面和下表面均涂覆有一层吸波材料,所述芯片包括贴片管脚天线和硅基片,所述贴片管脚天线包括金属散热片、芯片封装底部、通孔和贴片管脚;芯片的内部电路布置于硅基片上,金属散热片设置于硅基片与芯片封装底部之间,且芯片封装底部开有若干个通孔,每个通孔下方固定有一个贴片管脚,所述芯片通过贴片管脚固定在印制电路板的同一个表面上; 将贴片管脚作为芯片的发射天线和接收天线,其中一个芯片的射频信号经过自身的通孔后由对应的贴片管脚发射出去,射频信号在印制电路板的介质空间内传播,并且在到达另一个芯片时,被该芯片对应的贴片管脚接收,接收射频信号的贴片管脚经过对应的通孔将射频信号传输到该芯片中。2.如权利要求1所述芯片间无线互连结构,其特征在于,所述吸波材料的结构为超材料结构或石墨稀或硼墨稀。3.如权利要求1所述芯片间无线互连结构,其特征在于,所述金属散热片的材质为铜或招O4.如权利要求1所述芯片间无线互连结构,其特征在于,所述芯片封装底部的材质为碳化硅或硅或蓝宝石。5.如权利要求1所述芯片间无线互连结构,其特征在于,所述贴片管脚的材质为铜或招O
【专利摘要】本发明公开了一种芯片间无线互连结构,该结构利用芯片的贴片管脚作为发射天线和接收天线,电磁波在电路板介质中传播;且电路介质板的上表面和下表面,涂有一层吸波材料,隔开芯片-芯片通信与芯片-外界通信,降低电磁干扰。本发明所述的芯片之间无线互连结构利用芯片贴片管脚和电路板介质,充分使用了电路板的物理结构和未使用的空间,进一步实现了电路的集成化,减少体积。
【IPC分类】H01L23/367, H01L23/52
【公开号】CN105514082
【申请号】CN201610065256
【发明人】王文松, 曹群生, 王毅
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月29日
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