[发明专利]一种射频微系统中金丝互连垂直补偿结构及其设计方法

说明书

本发明涉及一种射频微系统中金丝互连垂直补偿结构及其设计方法，与现有技术相比解决了金丝互连补偿结构需占用表层面积的缺陷。本发明的带状传输线位于表层微带传输线的正下方，带状传输线的长边与表层微带传输线的长边相垂直，所述的接地电感补偿结构包括金属化接地通孔，金属化接地通孔位于介质基板B内，金属化接地通孔的顶部与带状传输线相接触，金属化接地通孔的底部与介质基板B的下表面相接触。本发明有效解决了小型化、多通道、高密度射频微系统封装中金丝互连线的寄生电感效应补偿设计问题，改善金丝互连线的阻抗匹配和传输特性，利用射频微系统的多层结构，在垂直方向上进行混合电感和电容的特征阻抗补偿设计。

技术领域

本发明涉及三维射频微系统技术领域，具体来说是一种射频微系统中金丝互连垂直补偿结构及其设计方法。

背景技术

随着下一代雷达、通信等电子系统的频率，朝着向毫米波、太赫兹频段发展，波长尺寸越来越小，系统集成需求越来越强烈。沿着摩尔定律途径向下发展的同质集成已经不能满足系统功能要求。射频微系统技术是突破该瓶颈的关键技术，它是利用三维空间将不同功能的芯片如射频进行异质、异构堆叠集成。作为目前最先进的系统集成技术，射频微系统封装集成技术能将多种采用不同工艺设计、具有不同功能的芯片电路进行堆叠，实现芯片功能与实现工艺的最佳匹配。

在射频微系统中，多种不同功能的芯片之间、芯片与微带传输线之间通过金丝互连，射频系统的电特性尤其是传输特性受金丝互连线的阻抗匹配特性影响。尤其是随着工作频段的提高，金丝互连线的寄生电感效应明显，阻抗不连续性增加，由此会恶化金丝互连线的传输特性，并影响射频微系统的电磁特性。因此，在射频微系统中分析并补偿金丝互连线的高频寄生电感效应，减小互连线的阻抗不匹配特性，改善传输性能，成为需要迫切解决的问题之一。

目前有多种方法来减小金丝互连线的不连续性，T.P.Budka在IEEETrans.Microw.Theory Tech.期刊上发表的《Wide-bandwidth millimeter-wave bond-wire interconnects》上提出采用高、低阻抗传输线来对金丝键合进行阻抗匹配设计。G.Liu等人在IEEE Microwave Symposium国际会议上发表的《Low-loss low cost IC toboard bondwire interconnects for millimeter wave application》上提出多阶电容补偿方法来改善芯片与电路板之间的金丝传输特性。朱浩然等在《一种三维封装电路中金丝键合的电容补偿及其设计方法》的发明专利中提出了一种新型电容补偿方法。

需要注意的是，这些方法都需要占用表层面积，在与金丝互连线同层的微带传输线附近设计补偿结构。然而在小型化、多通道、高密度射频微系统电路中，受电路设计和加工精度等因素限制，在金丝互连线的表层没有多余的区域可供补偿结构设计。此外，传统的微波电路结构设计多通过三维电磁仿真软件进行参数优化，随着工作频率的升高，网格剖分密度增加，需要花费大量的时间进行结构参数的优化设计。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中金丝互连补偿结构需占用表层面积的缺陷，提供一种射频微系统中金丝互连垂直补偿结构及其设计方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种射频微系统中金丝互连垂直补偿结构，包括微波多层介质基板，微波多层介质基板由介质基板A和介质基板B层压形成，介质基板A的上表面安装有金丝互连结构，所述的金丝互连结构包括表层微带传输线，

所述的介质基板A与介质基板B之间安装有垂直混合补偿结构，所述的垂直混合补偿结构包括平行板电容补偿结构和接地电感补偿结构，所述的平行板电容补偿结构包括带状传输线，带状传输线位于表层微带传输线的正下方，带状传输线的长边与表层微带传输线的长边相垂直，所述的接地电感补偿结构包括金属化接地通孔，金属化接地通孔位于介质基板B内，金属化接地通孔的顶部与带状传输线相接触，金属化接地通孔的底部与介质基板B的下表面相接触。