一种提高VCO低相位噪声水平的键合线电感的制作方法

一种提高vco低相位噪声水平的键合线电感
技术领域
1.本实用新型涉及低噪声放大器技术领域，具体为一种提高vco低相位噪声水平的键合线电感。


背景技术：

2.频率综合器作为本振产生电路，存在于射频接收和发射系统中，在现代无线射频通信中扮演着极其重要作用。射频收发机中的本振信号需要具有精确的频率、很低的相位噪声和杂散，以及较快的响应时间。频率综合器一般由锁相环和压控振荡器(vco)组成，锁相环决定了本振的带内相位噪声，而带外的噪声则取决于vco的相位噪声水平。
3.为了得到低的相位噪声性能，vco电路一般采用电感电容谐振结构，即为一个提供能量的有源器件以及电感电容谐振器组成，有源器件源源不断的提供能量给谐振器，而能量在谐振器中进行电能和磁能的相互转换，从而形成周期性振荡，谐振电路的q值大小决定了vco所能达到的相位噪声水平。
4.现代cmos工艺中电感电容振荡器一般都采用片上集成电感和电容，片上电感采用远离衬底的顶层铜金属布线层来实现。通过对代工厂提供的电感数据分析可知，一般在4ghz左右，电感的q值为20左右，而片上电容的q值在300以上，谐振电路的q值就由电感所决定，有限的电感q值严重限制了vco所能达到的相位噪声水平。
5.为了改善vco的相位噪声，需要提高片上vco中电感的q值，本实用新型提出利用芯片键合线，通过在pad之间打线的方法，在芯片顶层实现电感，利用键合线极低的电阻率以及良好的抗电迁移特性，从而提高电感的q值。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种提高vco低相位噪声水平的键合线电感，覆盖频段宽、无电感、结构简单，可方便地实现与天线间的阻抗匹配。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种提高vco低相位噪声水平的键合线电感，包括第一焊盘组、第二焊盘组，所述第一焊盘组、第二焊盘组设置于vco电路板的顶层，所述第一焊盘组包括2个或多个焊盘，所述第二焊盘组包括与所述第一焊盘组对应数量的焊盘，每个所述第一焊盘组中的焊盘通过键合线与所述第二焊盘组中其对应的焊盘连接；
8.当所述第一焊盘组包括2个焊盘时，则这2个焊盘通过vco电路板的顶层的金属线连接，所述第二焊盘组内的2个焊盘分别通过金属线与vco电路板中所需电感接入管脚连接；
9.当所述第一焊盘组包括多个焊盘时，所述第二焊盘组中的2个焊盘分别通过金属线与vco电路板中所需电感接入管脚连接，所述第一焊盘组中与这2个焊盘对应的焊盘与所述第一焊盘组中的其它焊盘和所述第二焊盘组中其他焊盘交错连接，构成串联。
10.优选的，当所述第一焊盘组包括4个焊盘时，所述第二焊盘组也包括4个焊盘，设置
在第二焊盘组中间的2个焊盘分别通过金属线与vco电路板中所需电感接入管脚连接，所述第一焊盘组中与这2个焊盘对应的焊盘与其各自相邻的焊盘通过vco电路板的顶层的金属线连接，所述第二焊盘组的其他2个焊盘也通过vco电路板的顶层的金属线连接。
11.优选的，所述键合线至少采用直线键合线、斜线键合线、曲线键合线中的一种或多种。
12.优选的，所述第一焊盘组、第二焊盘组中焊盘的位置根据键合线扭矩允许范围内调整设置。
13.优选的，所述焊盘下方的vco电路板能够放置电路。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1.本实用新型的键合线电感采用键合线和金属线交错串联焊盘的方式，在芯片顶层实现电感，利用键合线极低的电阻率以及良好的抗电迁移特性，从而提高电感的q值；此外采用键合线和金属线交错串联焊盘的方式，还可以有利于对键合线电感进行拓展，有利于控制键合线长度、拱高可以将芯片电感误差控制在5％以内。
16.2.本实用新型还通过和封装厂沟通以后得出的键合方案，不同封装厂的键合线扭矩可调，那么就可以不采用对向直线键合方式，可以扩展到斜线键合，键合出不同图形，从而得到不同大小的电感，同时芯片的pad不用直线相对放置，在键合线扭矩允许范围内调整pad位置，能够提高芯片pad利用率。
17.3.本实用新型的键合线电感的占地面积小，焊盘下可以放置电路，基本不占用芯片有效面积，能够提高芯片的面积利用率，并且成本非常低，制作工艺简单，可以大范围推广使用。
18.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.图1为本实用新型的一般键合的键合线电感结构图；
20.图2为本实用新型的可扩展键合的键合线电感结构图；
21.图中：1、第一焊盘组；2、第二焊盘组；3、键合线；4、金属线；
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.本实用新型提供一种技术方案：如图1
‑
2所示，一种提高vco低相位噪声水平的键
合线电感，包括第一焊盘组1、第二焊盘组2，第一焊盘组1、第二焊盘组2设置于vco电路板的顶层，第一焊盘组1包括2个或多个焊盘，第二焊盘组2包括与第一焊盘组1对应数量的焊盘，每个第一焊盘组1中的焊盘通过键合线3与第二焊盘组2中其对应的焊盘连接。
25.如图1所示，当第一焊盘组1包括2个焊盘(p3\p4)时，则这2个焊盘(p3\p4)通过vco电路板的顶层的金属线4连接，第二焊盘组2内的2个焊盘(p1\p2)分别通过金属线4与vco电路板中所需电感接入管脚连接,此时，形成p1/p2这两个焊盘(即pad)之间的电感。
26.当第一焊盘组1包括多个焊盘时，第二焊盘组2中的2个焊盘分别通过金属线4与vco电路板中所需电感接入管脚连接，第一焊盘组1中与这2个焊盘对应的焊盘与第一焊盘组1中的其它焊盘和第二焊盘组2中其他焊盘交错连接，构成串联，这种方式为拓展焊盘连接方式。
27.如图2所示，当第一焊盘组1包括4个焊盘时，第二焊盘组2也包括4个焊盘，设置在第二焊盘组2中间的2个焊盘(p1\p2)分别通过金属线4与vco电路板中所需电感接入管脚连接，第一焊盘组1中与这2个焊盘(p1\p2)对应的焊盘(p3\p4)与其各自相邻的焊盘(p5\p6)通过vco电路板的顶层的金属线4连接，第二焊盘组2的其他2个焊盘(p7\p8)也通过vco电路板的顶层的金属线4连接，此时，形成p1/p2这两个焊盘(即pad)之间的电感。
28.在芯片版图设计阶段，在vco电路中需要接入电感的地方，预留两个焊盘(p1/p2)，作为电感接入点，用来接vco电路板中所需电感接入管脚，在芯片封装的时候，按照图1或图2所示的打线的方式进行连接，将焊盘串联，则两个焊盘p1/p2之间会产生电感，如果控制键合线的长度、拱高和扭矩可得到0.5nh～5nh之间的电感。还可以采用键合线和金属线交错串联焊盘的方式，精确控制键合线长度、拱高可以将芯片电感误差控制在5％以内，因为lc vco大多采用开关电容阵列，提高调谐范围，设计时留有较大裕量，结合afc(auto freqency calibration)技术，就可以保证vco输出正确频率。
29.本实用新型提出采用键合线电感来代替片上电感，按照图1
‑
2上的打线方式进行焊盘(pad)分布，并进行键合连接从而实现高q值电感的制作。
30.以上方法是通过和封装厂沟通以后得出的键合方案，不同封装厂的键合线扭矩可调，那么就可以不采用对向直线键合方式，可以扩展到斜线键合，键合出不同图形，从而得到不同大小的电感，同时芯片的pad不用直线相对放置，在键合线扭矩允许范围内调整pad位置，能够提高芯片pad利用率。
31.这种类型电感采用键合线连接方式，且处于vco芯片的顶层，位于钝化层以上，远离衬底，因此衬底损耗很小；其次，现代工艺中为了提高电感q值，会在制作电感的地方，采用掺杂阻挡层，提高衬底电阻，并且为了防止干扰，电感底下及周边并不放置其它电路，电感会占用较大面积，本实用新型的键合线电感仅占用四个(最少)pad面积，且pad下可以放置电路，基本不占用芯片有效面积，能够提高芯片的面积利用率；由于电感金属采用键合线，直径一般在0.7mil以上，远高于芯片中金属线的厚度，具有极低的电阻率，大大降低电感的串联寄生电阻，具有很高的q值。
32.以上是通过键合线形成高q值得电感，也可以利用ipd等其它工艺，单独做出电感，然后通过键合或者tsv连接，完成低相位噪声vco的设计工作。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的
装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。