CN208014693U - 一种毫米波芯片封装结构及印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种毫米波芯片封装结构及印刷电路板。该毫米波芯片封装结构包括：毫米波芯片，以及覆盖所述毫米波芯片的封装层；所述封装层表面设置有外接引脚；所述封装层内还设置有阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构的第一端与所述毫米波芯片的输出端电连接，第二端与所述外接引脚电连接。本实用新型实施例提供了一种结构简单加工难度低的阻抗匹配方案。

Description

一种毫米波芯片封装结构及印刷电路板

技术领域

本实用新型实施例涉及阻抗匹配技术，尤其涉及一种毫米波芯片封装结构及印刷电路板。

背景技术

传统的芯片设计及应用中，在芯片应用频段较低时，由于芯片封装所带来的路径相比波长较短，例如一个用于2.4GHz频段的芯片，其尺寸也不过数十毫米，然而2.4GHz的波的波长约为125毫米，因此芯片和外界的信号连接线相对于波长而言非常短，那么相应的寄生电容以及电感几乎可以忽略。阻抗匹配结构在这些频段也显得没有那么重要，只需要保持芯片与电路板较好的电连接就可以达到令人满意的性能。然而在毫米波频段，例如60GHz，毫米波波长只有5毫米左右，而一般用于连接芯片与印刷电路板的封装，以及焊接使用的锡球，其尺寸都在毫米级别。在这种情况下任意一短连接线对于芯片信号传输的影响都是不可忽略的，因此匹配网络显得非常重要。

现有技术中为了提高能量的传输效率，一般都会在印刷电路板上设置芯片的阻抗匹配结构，从而能够获得最佳的能量传输效率，然而会使得整个印刷电路板的设计更加的复杂，并且在印刷电路板上精确的加工所设计的阻抗匹配结构加工难度较大。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种毫米波芯片封装结构及印刷电路板，以提供一种结构简单加工难度低的阻抗匹配方案。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种毫米波芯片封装结构，该毫米波芯片封装结构包括：

毫米波芯片，以及覆盖所述毫米波芯片的封装层；

所述封装层表面设置有外接引脚；

所述封装层内还设置有阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构的第一端与所述毫米波芯片的输出端电连接，第二端与所述外接引脚电连接。

进一步的，所述阻抗匹配结构采用共面波导结构。

进一步的，所述阻抗匹配结构采用阻抗渐变式共面波导结构。

进一步的，所述阻抗匹配结构采用带开路或短路枝节的共面波导结构。

进一步的，所述阻抗匹配结构采用多段不同阻抗式共面波导结构。

进一步的，所述外接引脚为焊锡球。

进一步的，所述阻抗匹配结构的第一端处的第一端口阻抗为所述毫米波芯片的输出端处的第二端口阻抗的共轭阻抗。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种印刷电路板，该印刷电路板包括本实用新型任意实施例所述的毫米波芯片封装结构；

其中，所述毫米波芯片封装结构通过外接引脚与所述印刷电路板上的信号传输线电连接。

进一步的，所述信号传输线的阻抗为50欧姆。

本实用新型实施例通过将阻抗匹配结构设置于封装层内，无需在印刷电路板上设置阻抗匹配结构，降低了印刷电路板的设计难度和加工难度，并且在封装结构中设置阻抗匹配结构，使得毫米波封装结构的产品一致性和稳定性得到较大的提高。另外，现有技术中的毫米波芯片封装结构的封装层中通常设置有布线层，用于连接外接引脚和毫米波芯片的输出端，阻抗匹配结构可以设置于原有的布线层所在层面，无需增加新的工艺流程，降低了加工成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种毫米波芯片封装结构的示意图；

图2是图1中毫米波芯片封装结构的俯视示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的阻抗匹配测试结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实施例提供了一种毫米波芯片封装结构，图1是本实用新型实施例提供的一种毫米波芯片封装结构的示意图，图2是图1中毫米波芯片封装结构的俯视示意图，参考图1和图2，该毫米波芯片封装结构包括：

毫米波芯片110，以及覆盖毫米波芯片110的封装层120；

封装层120表面设置有外接引脚121；

封装层120内还设置有阻抗匹配结构130，阻抗匹配结构130的第一端与毫米波芯片110的输出端111电连接，第二端与外接引脚121电连接。

其中，毫米波芯片110指毫米波芯片裸片，外接引脚121主要用于毫米波芯片封装结构设置于印刷电路板时，将毫米波芯片110与印刷电路板上的信号传输线连接。可选的，外接引脚121可以为焊锡球，也可以为插拔式的管脚。阻抗匹配结构130主要用于调节外接引脚121处的端口阻抗，使其与毫米波芯片110的输出端111的端口阻抗相匹配以满足信号传输需求，降低信号传输过程中的能量损耗。

本实施例通过将阻抗匹配结构设置于封装层内，无需在印刷电路板上设置阻抗匹配结构，降低了印刷电路板的设计难度和加工难度，并且在封装结构中设置阻抗匹配结构，使得毫米波封装结构的产品一致性和稳定性得到较大的提高。另外，现有技术中的毫米波芯片封装结构的封装层中通常设置有布线层，用于连接外接引脚和毫米波芯片的输出端，阻抗匹配结构可以设置于原有的布线层所在层面，无需增加新的工艺流程，降低了加工成本。

可选的，参考图2，阻抗匹配结构130采用共面波导结构。

具体的，共面波导结构的结构简单，易于制作，降低了阻抗匹配结构的制作成本和加工难度。

可选的，参考图2，阻抗匹配结构130采用阻抗渐变式共面波导结构。

具体的，阻抗渐变共面波导结构包括地线132和信号线131，可以通过设置信号线131的具体宽度W1和W2，以及具体长度L1和L2，来改变阻抗渐变式共面波导结构的匹配阻抗，从而实现最优的匹配效果，提高信号的能量传输效率。

需要说明的是，图2中仅示例性的示出了与信号线连接的外接引脚，并未示出与地线连接的外接引脚，并且仅示例性的示出了毫米波芯片的三个输出端，并非对本实用新型的限定。

图3是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图，图4是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图。可选的，参考图3和图4，阻抗匹配结构130采用带开路或短路枝节的共面波导结构。

具体的，图3示出了带开路枝节的共面波导结构，该共面波导结构包括地线132、信号线131和开路枝节线133。图4示出了带短路枝节的共面波导结构，该共面波导结构包括地线132、信号线131和短路枝节线134，其中，短路枝节线134与地线132电连接。开路枝节线133和短路枝节线134用于调节阻抗匹配结构的匹配阻抗，可根据匹配需要设置。参考图3，可以通过调整开路枝节133的长度L3以及开路枝节133与信号线131和毫米波芯片110的输出端111连接的一端的距离L4来调节带开路枝节的共面波导结构的匹配阻抗。参考图4，可以通过调整短路枝节134的长度L5以及短路枝节134与信号线131和毫米波芯片110的输出端111连接的一端的距离L6来调节带开路枝节的共面波导结构的匹配阻抗。

需要说明的是，图3和图4中仅分别示出了一个开路枝节和一个短路枝节，并非对本实用新型的限定，在具体应用中，可以根据需要设置多个开路枝节或多个短路枝节。

图5是本实用新型实施例提供的又一种毫米波芯片封装结构的俯视示意图，可选的，参考图5，阻抗匹配结构130采用多段不同阻抗式共面波导结构。

具体的，多段不同阻抗式共面波导结构包括信号线131和地线132，其中信号线131包括多段不同宽度和长度的子信号线，图5中仅示例性的示出了信号线131包括两段不同宽度和长度的子信号线，可以通过调节各子信号线的宽度W3和W4，以及长度L7和L8，来调节多段不同阻抗式共面波导结构的匹配阻抗。

可选的，阻抗匹配结构130的第一端处的第一端口阻抗Z1为毫米波芯片110的输出端111处的第二端口阻抗Z2的共轭阻抗。

具体的，在设置阻抗匹配结构130时，首先根据所采用的封装层120来确定相关的参数，例如封装层120的厚度以及封装层120采用的材料的介电常数等重要的设计指标，然后通过仿真或者实际测试获得印刷电路板上的信号传输线通过外接引脚121之后的寄生电容电感，或者散射参数(S参数)。结合该散射参数，通过计算或者辅助软件来设计阻抗匹配结构130。如果把印刷电路板上信号传输线经过外接引脚121后的端口阻抗记做Z3，阻抗匹配结构130的优化目标就是使得Z3在经过阻抗匹配结构130之后的阻抗，即阻抗匹配结构130的第一端处的第一端口阻抗Z1达到一个所需要的设计值，使得第一端口阻抗Z1和第二端口阻抗Z2相匹配，从而使得印刷电路板通过信号传输线与毫米波芯片110进行信号交互时，在毫米波芯片110的输出端111处获得最好的信号传输性能。通过设置第一端口阻抗Z1为第二端口阻抗Z2的共轭阻抗，使得在毫米波芯片110的输出端111处实现共轭匹配，从而获得最大的信号传输功率。

需要说明的是，本实施例仅示例性的设置第一端口阻抗Z1和第二端口阻抗Z2为共轭阻抗，并非对本实用新型的限定，在其他实施方式中，也可以根据需要将第一端口阻抗Z1调整到其他的阻抗以获得更优的性能。

本实施例还提供了一种印刷电路板，图6是本实用新型实施例提供的一种印刷电路板的示意图，参考图6，该印刷电路板包括本实用新型任意实施例所述的毫米波芯片封装结构；

其中，所述毫米波芯片封装结构通过外接引脚121与所述印刷电路板上的信号传输线210电连接。

本实施例通过将阻抗匹配结构设置于封装层内，无需在印刷电路板上设置阻抗匹配结构，降低了印刷电路板的设计难度和加工难度，并且在封装结构中设置阻抗匹配结构，使得毫米波封装结构的产品一致性和稳定性得到较大的提高。

可选的，信号传输线210的阻抗为50欧姆。这样设置，降低了阻抗匹配结构的设计难度。

需要说明的是，本实施例仅示例性的设置信号传输线的阻抗为50欧姆，并非对本实用新型的限定，在其他实施方式中可以根据印刷电路板的具体需求设置信号传输线的阻抗，例如可以设置为60欧姆、75欧姆或100欧姆等数值。

图7是本实用新型实施例提供的阻抗匹配测试结果，参考图7，通过将阻抗匹配结构设置于毫米波芯片的封装层中，在***集成的时候，直接将带有阻抗匹配结构的毫米波芯片封装结构与印刷电路板上的信号传输线连接，可以直接获得低于-18dB的反射系数以及2dB以内的***损耗，在整个设计中无需在电路板上设计额外的匹配网络从而大大的降低了印刷电路板的设计复杂度，同时提升了整个***的效率。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种毫米波芯片封装结构，其特征在于，包括：

毫米波芯片，以及覆盖所述毫米波芯片的封装层；

所述封装层表面设置有外接引脚；

所述封装层内还设置有阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构的第一端与所述毫米波芯片的输出端电连接，第二端与所述外接引脚电连接。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：

所述阻抗匹配结构采用共面波导结构。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：

所述阻抗匹配结构采用阻抗渐变式共面波导结构。

4.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：

所述阻抗匹配结构采用带开路或短路枝节的共面波导结构。

5.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于：

所述阻抗匹配结构采用多段不同阻抗式共面波导结构。

6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：

所述外接引脚为焊锡球。

7.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：

所述阻抗匹配结构的第一端处的第一端口阻抗为所述毫米波芯片的输出端处的第二端口阻抗的共轭阻抗。

8.一种印刷电路板，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的毫米波芯片封装结构；

其中，所述毫米波芯片封装结构通过外接引脚与所述印刷电路板上的信号传输线电连接。

9.根据权利要求8所述的电路板，其特征在于：

所述信号传输线的阻抗为50欧姆。