毫米波微帶鍵合金絲寬帶匹配互連分析設(shè)計

1引言

鍵合金絲互連技術(shù)在微波集成電路（MICs）以及單片集成微波電路（MMICs）中有著廣泛的應(yīng)用，它可以用于固態(tài)器件到無源電路的連接，也可用于芯片之間的連接。但是，這種互連方式在毫米波高端的使用卻受到一定的限制，這是因為金絲與微帶線的連接處,微帶線的分布電流受到影響，呈現(xiàn)出電感的特性。為了解決該問題，人們提出了倒裝芯片以及其他一些電磁耦合技術(shù) 。然而鍵合金絲互連結(jié)構(gòu)依然有著廣泛的應(yīng)用，這主要是由于它具有工藝簡單、廉價、熱脹系數(shù)小等優(yōu)點，這在有很高要求的應(yīng)用尤其是空間系統(tǒng)中有重要的意義。實踐證明，只要設(shè)計合適的匹配網(wǎng)絡(luò)，鍵合金絲互連結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)良好的匹配性能。

采取電磁場數(shù)值計算的方法可獲取準(zhǔn)確的鍵合參數(shù)模型，常用的有基于全波分析的時域有限差分法以及準(zhǔn)靜態(tài)分析法等。利用鍵合線形成五階低通濾波器用于兩玻璃芯片的連接，雖然可以實現(xiàn)很寬頻帶的匹配連接，但是其對芯片的要求較為苛刻。本文針對毫米波的寬帶匹配互連，采取附加微帶調(diào)諧分支的方法，分析設(shè)計了適用于V、E波段的微帶鍵合金絲寬帶匹配互連，并對鍵合金絲粗細(xì)、數(shù)目、間距以及微帶調(diào)諧分支線對毫米波反射與傳輸特性的影響進(jìn)行了比較分析。

2鍵合金絲互連模型及其等效電路

本文所研究的帶有微帶調(diào)配支節(jié)的鍵合金絲互連模型如圖1所示。在厚度為0.127mm的Rogers5880的介質(zhì)基板上將固定寬度以及間隙的兩條微帶通過金絲相連，為了調(diào)配鍵合金絲的電抗效應(yīng)，增加了微帶分支調(diào)配結(jié)構(gòu)。整個互連結(jié)構(gòu)的等效電路如圖2所示：

（a）單金絲

（b）雙金絲

圖1帶有微帶調(diào)配支節(jié)的鍵合金絲互連模型

圖2鍵合金絲互連模型等效電路