毫米波微帶鍵合金絲寬帶匹配互連分析設計

1引言

鍵合金絲互連技術在微波集成電路（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 。然而鍵合金絲互連結構依然有著廣泛的應用，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用尤其是空間系統(tǒng)中有重要的意義。實踐證明，只要設計合適的匹配網(wǎng)絡，鍵合金絲互連結構可以實現(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，采取附加微帶調諧分支的方法，分析設計了適用于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、數(shù)目、間距以及微帶調諧分支線對毫米波反射與傳輸特性的影響進行了比較分析。

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，為了調配鍵合金絲的電抗效應，增加了微帶分支調配結構。整個互連結構的等效電路如圖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