CN1501546A - 波导管结构化组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波导管结构化组件，该组件包括一上端壳体和一下端壳体，下端壳体包括输入和输出RF信号的波导管和安装在所述波导管之间的中心部分顶部的半导体芯片，其中，所述半导体芯片包括用于通过波导管传送RF信号的输入和输出传输带部分，上端壳体和下端壳体彼此对应耦合。此结构可防止由于焊接线而产生的寄生成分、缩短处理时间、降低生产成本。本发明还公开了制造所述组件的方法，其包括形成一上端壳体，在该上端壳体的一部分上具有至少两个凹槽；在对应于所述凹槽处形成波导管并将一半导体芯片安装在所述波导管之间的中心部分的顶部从而形成一下端壳体；将所述上端壳体和下端壳体彼此对应耦合。

Description

波导管结构化组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种波导管结构化组件(waveguide structured package)及其制造方法。更具体地说，涉及一种可以缩短处理时间从而可降低生产成本并可以防止其输入/输出匹配变差和性能恶化的波导管结构化组件。本发明还涉及制造这种波导管结构化组件的方法。
背景技术
通常，用于超高频带的波导管结构化组件如图1A和1B所示。图1A是传统的波导管结构化组件的平面图，图1B是沿图1A中线I-I’剖切的波导管结构化组件的横截面图。其中，图1A是仅示出下端壳体而没有示出上端壳体的平面图。
参见图1A和1B，传统的波导管结构化组件包括设有彼此组合的波导管110a、110b的下端壳体100和上端壳体200。半导体芯片130通过粘合剂120b结合到下端壳体100上，并且PCBs(印刷电路板)140、150通过粘合剂120a、120c分别结合到半导体芯片130的两侧。半导体芯片130和PCBs140、150彼此分开。此外，半导体芯片130和PCBs140、150通过焊接线160a、160b彼此连接。另一方面，上端壳体200与下端壳体100耦合，以作为用于保护与下端壳体100结合的半导体芯片130和PCBs140、150的盖。
在上述传统波导管结构化组件中的RF信号流动情况如下。
首先，RF信号被输入到置于下端壳体100左侧的波导管110a中。输入的RF信号被传送到置于PCB140内的探头140a中，然后通过微波传输-波导管转换部分140b被传送到微带线140c中。接下来，该RF信号通过焊接线160a被输入到置于半导体芯片130内的输入焊点(input pad)130a中，并且该输入的RF信号通过半导体芯片130内的主电路(未示出)被输出到焊接线160b再输出到输出焊点130e中。接下来，信号依次通过焊接线160b、置于PCB150内的微带线150c、微波传输-波导管转换部分150b和探头150a，再通过置于下端壳体100右侧的波导管110b输出该RF信号。
但是，由于连接半导体芯片130和PCBs140、150的焊接线160a、160b产生的寄生成份使半导体芯片130的输入/输出匹配变差，而导致制造出波导管结构化组件后元件的性能恶化。此外，由于在制造波导管结构化组件的过程中焊接线160a、160b的长度可能略有改变，因此很难预测由此产生的寄生成份，从而导致其产品收得率降低，因而增加了生产成本。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种可以缩短处理时间以降低生产成本的波导管结构化组件。
本发明另一要解决的技术问题是改进半导体芯片的输入/输出匹配和性能。
本发明再一要解决的技术问题是增加波导管结构化组件的产品收得率，以降低生产成本。
本发明又一要解决的技术问题是减小波导管结构化组件的尺寸，以降低生产成本。
根据本发明的一个方面，提供了一种波导管结构化组件，其包括一上端壳体和一下端壳体，该下端壳体包括输入RF信号和输出RF信号的波导管和安装在所述波导管之间的中心部分顶部的半导体芯片，其中，所述半导体芯片包括用于通过波导管传送RF信号的输入传输带部分和输出传输带部分，所述上端壳体和下端壳体彼此对应耦合。
根据本发明另一方面，提供了一种制造所述波导管结构化组件的方法，包括：(a)形成一上端壳体，该上端壳体的一部分上具有至少两个凹槽；(b)在对应于所述凹槽处形成波导管、并将一半导体芯片安装在所述波导管之间的中心部分的顶部、所述半导体芯片包括用于通过波导管传送RF信号的输入传输带部分和输出传输带部分、从而形成一下端壳体；和(c)将所述上端壳体和下端壳体彼此对应耦合。
附图说明
下面将结合附图对上面所提到的本发明的一些方面和其他的特征进行说明。附图中：
图1A是传统的波导管结构化组件的平面图；
图1B是沿图1A中线I-I’剖切的波导管结构化组件的横截面图；
图2A是本发明优选实施方式的波导管结构化组件的平面图；
图2B是沿图2A中线II-1I’剖切的波导管结构化组件的横截面图；
图3是图2A和图2B中所示的半导体芯片的平面图；和
图4到9是用于说明制造图2A和2B中所示的波导管结构化组件的方法的横截面图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。当然，本发明并不局限于在下面的描述中所公开的优选实施方式，而可以作出各种不同的改变和改型。因此，本发明的这些实施方式用来向所属领域的技术人员提供本发明构思的信息。
图2A是本发明一优选实施方式的波导管结构化组件的平面图，图2B是沿图2A中线II-II’剖切的波导管结构化组件的横截面图。此处，图2A是仅示出了下端壳体而没有示出上端壳体的平面图。
参考图2A和2B，本发明一优选实施方式的波导管结构化组件具有这样一种结构，其下端壳体300和上端壳体400彼此相对应地耦合。
波导管310a、310b位于下端壳体300内，通过波导管310a、310b输入RF信号和输出RF信号。此外，半导体芯片350被安装在位于下端壳体300内的波导管310a、310b之间的中心部分的顶部。此外，虚拟(dummy)PCB330置于半导体芯片350和下端壳体300之间，以防止半导体芯片350和下端壳体300由于外部碰撞而破裂。此外，虚拟PCB330的底部通过粘合剂320被结合到下端壳体300的中心部分的顶部，并且虚拟PCB330的顶部通过粘合剂340被结合到半导体芯片350的底部上。另一方面，在虚拟PCB330的预定部分内形成了多个用于将下端壳体300连接到半导体芯片350的接地端子上的通孔。
如图3所示，半导体芯片350包括输入微波传输带部分(下文中称为“输入传输带部分”)352、主电路部分354和输出微波传输带部分(下文中称为“输出传输带部分”)356。输入传输带部分352包括探头352a、微波传输-波导管转换部分352b和微带线352c。输出传输带部分356与输入传输带部分352相似，包括探头356a、微波传输-波导管转换部分356b和微带线356c。主电路部分354包括用于接收从输入传输带部分352传送来的RF信号的输入焊点354a，用于RF接地的接地焊点354b、354d，用于使半导体芯片350工作的DC偏压焊点(bias pad)354c，和输出焊点354e。此外，主电路部分354还包括预定电路(未示出)。该预定电路可以根据半导体芯片的使用和设计方法进行不同设计。这里，使输入焊点354a和接地焊点354b或输出焊点354e和接地焊点354d具有一GSG[地信号地(GroundSignal Ground)]结构，并在构成半导体芯片350时构成具有用于为DC接地所共有的GSG结构的焊点。
根据本发明此优选实施方式的波导管结构化组件中的RF信号的流动情况如下。
首先，将RF信号输入置于下端壳体300左侧的波导管310a中。该输入的RF信号被传送到置于半导体芯片350内的输入传输带部分352的探头352a中，然后通过微波传输-波导管转换部分352b被传送到微带线352c中。接下来，将该RF信号输入到置于半导体芯片350内的主电路部分354的输入焊点354a中，并通过电路将该输入的RF信号输出到置于半导体芯片350内的输出传输带部分356中。接着，使信号依次经过输出传输带部分356的微带线356c、微波传输-波导管转换部分356b和输出传输带部分356的探头356a，通过置于下端壳体300右侧的波导管310b将该RF信号输出到外部。
下面将参考图4至9描述制造本发明上述优选实施方式的波导管结构化组件的方法。在图4至9中，具有与图2A、2B和3中相同功能的基本上相同的元件用相同的附图标记表示。
参考图4，准备具有波导管310a、310b的下端壳体300。此处，该下端壳体300由导电金属构成，以接地到半导体芯片(参见图2中的附图标记“350”)的接地焊点354b、354d上。另一方面，波导管310a、310b是使RF信号通过其输入和输出的通路，它们呈矩形。波导管310a、310b的尺寸由RF信号的频率确定。例如，频率越高，波导管尺寸越小。
参考图5，将粘合剂320施加到置于波导管310a、310b之间的下端壳体300的中心部分的顶端。作为粘合剂320，为了能通过加热进行结合，优选使用具有相对较低熔点的粘合材料，例如，可以是从银环氧树脂(Agepoxy)、AnSn、BiSn、银焊和玻璃焊中适当选择的任何一种。
参考图6，将虚拟PCB330连接到粘合剂320的顶端。虚拟PCB330是用于防止半导体芯片350或者下端壳体300由于外部碰撞引起的半导体芯片350和下端壳体300的碰撞而破裂。换句话说，虚拟PCB330是用于抑制半导体芯片350和下端壳体300的碰撞。另一方面，在虚拟PCB330的预定部分内具有多个从虚拟PCB330的顶部穿透到底部的通孔。例如，在对应于半导体芯片350的接地焊点354b、354d的部分，或者在对应于当半导体芯片350进行背面接地处理时半导体芯片350背面的任意部分，该半导体芯片的背面是为了利用下端壳体300使半导体芯片350接地的接地面。
参考图7，将粘合剂340施加到虚拟PCB330的顶端。粘合剂340与置于下端壳体300的中心部分顶端上的粘合剂320相同，例如，是从银环氧树脂、AnSn、BiSn、银焊和玻璃焊中适当选择的任何一种。
参考图8，将半导体芯片350置于粘合剂340上之后，通过加热粘合剂利用粘合剂340将半导体芯片350结合到虚拟PCB330上。如图3所示，在半导体芯片350内设有输入传输带部分352、主电路部分354和输出传输带部分356。此时，输入传输带部分352的微带线352c、主电路部分354的输入焊点354a或者输出传输带部分356的微带线356c和主电路部分354的输出焊点354e彼此电连接，以传送RF信号。
参考图9，将下端壳体300和由与下端壳体300相同的导电金属构成的上端壳体400彼此对应耦合后，就制成了波导管结构化组件。此时，下端壳体300和上端壳体400利用预定粘合材料或连接元件如螺钉进行耦合。另一方面，在上端壳体400的对应于下端壳体300的波导管310a、310b的部分内形成具有与波导管310a、310b的尺寸相同的凹槽(未示出)。
尽管在优选实施方式中已经对本发明的技术原理进行了具体描述，但值得提醒的是，本优选实施方式仅用于说明本发明，而不是对本发明的限定。此外，本领域的技术人员还可理解，在不超出本发明的技术原理和范围的前提下，可对本发明作出各种改变和改型。
如上所述，根据本发明，由于在半导体芯片内设置探头、微波传输-波导管转换部分和微带线，而在制造波导管结构化组件时不需要焊接线，因此可以防止由于焊接线而产生的寄生成份。
此外，由于不需要焊接线，因此可以取消用于形成焊接线的传统处理工序。因此，可以缩短制造波导管结构化组件的时间和降低生产成本。
再者，通过取消焊接线可以防止传统技术中由于焊接线的寄生成份而必然引起的半导体芯片的输入/输出匹配变差和性能恶化。也就是说，通过取消焊接线，可以保持半导体芯片的独立输入/输出匹配和性能。
另外，由于本发明不需要传统技术中必需单独设置探头、微波传输-波导管转换部分和微带线的所述PCB，因此可以减小焊接线占用的微带线的长度，从而可减小波导管结构化组件的尺寸。所以可以减轻重量、降低成本和增加产品收得率。
此外，通过在半导体芯片中形成微波传输-波导管转换部分，可以比通过传统技术的处理更准确地形成微波传输-波导管转换，在传统技术的处理中微波传输-波导管转换部分是在PCB中对微波传输-波导管转换部分构图而形成的。

Claims (10)

1.一种波导管结构化组件，包括：
一上端壳体；
一下端壳体，其具有输入RF信号和输出RF信号的波导管；
一置于所述波导管之间的半导体芯片；其中，
所述半导体芯片包括用于通过波导管传送RF信号的输入传输带部分和输出传输带部分；和
所述上端壳体和下端壳体彼此耦合。
2.根据权利要求1所述的波导管结构化组件，其中，还包括一置于所述半导体芯片和下端壳体之间的虚拟印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的波导管结构化组件，其中，所述虚拟印刷电路板的顶端结合到所述半导体芯片上，该虚拟印刷电路板的底端结合到下端壳体上。
4.根据权利要求2所述的波导管结构化组件，其中，所述虚拟印刷电路板包括多个通孔。
5.根据权利要求1所述的波导管结构化组件，其中，所述输入传输带部分包括：
一探头，用于接收通过所述波导管的RF信号；
一微波传输-波导管转换部分，通过该微波传输-波导管转换部分传送由探头接收的RF信号；和
一微带线，用于将通过所述微波传输-波导管转换部分传送的RF信号输出到设置在所述半导体芯片内的主电路部分的输入焊点上。
6.根据权利要求5所述的波导管结构化组件，其中，所述微带线和输入焊点彼此电连接。
7.根据权利要求1所述的波导管结构化组件，其中，所述输出传输带部分包括：
一探头，用于接收来自设置在半导体芯片内的主电路部分输出焊点的RF信号；
一微波传输-波导管转换部分，通过该微波传输-波导管转换部分传送由探头接收的RF信号；和
一微带线，用于将通过微波传输-波导管转换部分传送的RF信号通过波导管输出到外部。
8.根据权利要求7所述的波导管结构化组件，其中，所述探头和输出焊点彼此电连接。
9.一种制造波导管结构化组件的方法，包括：
(a)形成一上端壳体，在该上端壳体的一部分上具有至少两个凹槽；
(b)在对应于所述凹槽处形成波导管、并将一半导体芯片安装在所述波导管之间的中心部分的顶部、所述半导体芯片包括用于通过波导管传送RF信号的输入传输带部分和输出传输带部分、从而形成一下端壳体；和
(c)将所述上端壳体和下端壳体彼此对应耦合。
10.根据权利要求9所述的制造波导管结构化组件的方法，其中，利用粘合剂将所述虚拟印刷电路板结合在所述半导体芯片和下端壳体之间。
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