一种键合线可重构匹配技术及设计方法

一种键合线可重构匹配技术及设计方法
【技术领域】
1.本发明涉及键合工艺技术领域，具体涉及一种键合线可重构匹配技术及设计方法。


背景技术：

2.在集成电路领域，键合线是系统集成的核心部件，是连接芯片焊盘与引脚焊盘并用于信号传输的引线，如图1所示。其所用的材料和工艺水平是影响信号传输性能的主要因素。为了保证信号的传输质量，材料方面，集成电路行业一般选用稳定性好、导电率高的金丝作为键合线的源材料；但是，在工艺方面，由于键合结构存在工艺误差，键合线会的对高频信号传输产生显著的影响。
3.近年来，随着无线通信的快速发展，信号频率大幅提高，键合线在传输这些信号时，受工艺结构的影响也越来越大。焊盘间距，键合线数量、拱高、跨距等参数的不同，都会产生不同的寄生效应，从而影响信号的传输质量。为了使信号能高效传输，工艺上要求这些参数的误差碧血控制在一个理想的范围内，这样大大提高了工艺的难度。因此，如何进行键合线高效匹配，实现高质量的信号传输成为集成电路领域的一大难题。
4.可重构匹配技术一般用于射频电路中滤波器的频带调节，其普遍做法是：选用可以调节的电容器件，构成滤波器的选频网络。由于这种滤波器的中心频点可以根据可变电容器件重新进行选定，因此，这种滤波器也被称为可重构滤波器，其所用的可以重新构建匹配网络的这种技术也被称为可重构匹配技术。


技术实现要素：

5.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，解决键合工艺的不足所带来的信号传输问题，本发明提出了一种键合线可重构匹配技术及设计方法，该技术主要通过在键合线前端加可变电容，对键合线的寄生效应进行补偿调节，以此实现信号的高质量传输。
6.一种键合线可重构匹配技术，包括基板、电容、接地铜箔、信号输入端、信号输出端、芯片和键合线，所述信号输入端、信号输出端和芯片设置在基板中间，所述键合线连接信号输入端、芯片和信号输出端；
7.所述信号输入端、信号输出端和芯片左右设置有接地铜箔，所述电容跨接在信号输入端和接地铜箔之间。
8.优选的，所述接地铜箔上还设置有接地通孔，所述接地通孔对称设置。
9.优选的，所述键合线不少于2条。
10.一种键合线可重构匹配技术的设计方法，包括
11.步骤一：选择中心频率为10ghz的射频电路常用pcb板材，根据板材的各项参数，在eda软件ads中计算出50欧姆传输线的三维结构参数，然后利用三维电磁仿真软件hfss对传输线进行初步建模仿真，得到信号传输情况的仿真结果；
12.步骤二：在步骤一的基础上，对传输线添加键合线再进行仿真；
13.步骤三：将步骤二中添加键合线的仿真结果导出为s2p文件，并加载到ads的s2p控件中，同时在s2p控件的输入端并联一个1pf的电容再串联一个1nh的电感，然后使用ads的tuning工具对电感、电容进行调谐，得到调谐后的ads原理图与s参数仿真结果；
14.步骤四：利用步骤三得出的电感值，在ads中使用共面波导传输线拟合出0.4nh的电感。之后使用共面波导传输线替换理想电感进行仿真；
15.步骤五：对步骤四中的原理图，使用ads的tuning工具对电容进行调节，使电容值从0.01pf增加到0.1pf，得到电容变化时s11的变化趋势。
16.相对于现有技术，本发明的有益效果为：
17.(1)本发明突破性地解决了高频信号在键合线内传输时的阻抗不匹配问题；
18.(2)本发明具有结构小、稳定性好、易调节等优点；
19.(3)本发明补偿了键合工艺的误差，使pcb的键合生产更加顺利；
20.(4)本发明减少了由于键合线误差而导致废板情况的发生，减少了原材料的浪费、降低了成本。
【附图说明】
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
22.图1本发明电路结构图；
23.图2(a)为传输线的建模示意图；
24.图2(b)为传输线的建模仿真结果；
25.图3(a)为键合线的建模示意图；
26.图3(b)键合线的建模仿真结果；
27.图4(a)键合线理想元件匹配电路仿真原理图；
28.图4(b)键合线理想元件匹配电路仿真结果；
29.图5(a)共面波导等效电感原理图；
30.图5(b)共面波导等效电感仿真结果；
31.图6(a)电容调谐原理图；
32.图6(b)电容变化对s11变化趋势。
【具体实施方式】
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，还可以在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和问题，如图1所示，一种键合线可重构匹配技术，包括基板、电容、接地铜箔、信号输入端、信号输出端、芯片和键合线，所述信号输入端、信号输出端和芯片设置在基板中间，所述键合线连接信号输入端、芯片和信号输出端；所述信号输入端、信号输出端和芯片左右设置有接地铜箔，所述电容跨接在信号输入端和接地铜箔之间；接地铜箔上还设置有接地通孔，所述接地通孔对称设置；键合线不少于2条。
36.一种键合线可重构匹配技术的设计方法，步骤一：选择中心频率为10 ghz的射频电路常用pcb板材，根据板材的各项参数，在eda软件ads中计算出50欧姆传输线的三维结构参数，然后利用三维电磁仿真软件hfss 对传输线进行初步建模仿真，得到信号传输情况的仿真结果，如图2(a) 和图2(b)所示。结果显示在10ghz频率点处，s11为-32.96db，表明信号传输效果较好。
37.步骤二：在步骤一的基础上，对传输线添加键合线再进行仿真，如图 3(a)和图3(b)所示，结果显示在10ghz频点处s11为-18.13db，相比于步骤一的结果，s11恶化了14.83db，可见键合线对系统的信号传输性能存在着较大影响。
38.步骤三：将步骤二中添加键合线的仿真结果导出为s2p文件，并加载到ads的s2p控件中，同时在s2p控件的输入端并联一个1pf的电容再串联一个1nh的电感，然后使用ads的tuning工具对电感、电容进行调谐，得到调谐后的ads原理图与s参数仿真结果，如图4(a)和图4(b)所示。可以看到在10ghz频点处，s11下降到-21.835db，相比没有加匹配网络的仿真结果，优化了3.705db。此时的调谐电容为0.05pf，电感为0.4 nh。
39.步骤四：利用步骤三得出的电感值，在ads中使用共面波导传输线拟合出0.4nh的电感。之后使用共面波导传输线替换理想电感进行仿真。替换后的ads原理图如图5(a)所示，仿真结果如图5(b)所示。仿真结果显示，在10ghz处s11达到-22.291db，这与理想电感的仿真结果几乎一致，说明拟合效果较好。
40.步骤五：对步骤四中的原理图，使用ads的tuning工具对电容进行调节，使电容值从0.01pf增加到0.1pf，得到电容变化时s11的变化趋势，如图6(a)和图6(b)所示。变化趋势显示：随着电容的值从0.01pf增加到0.1pf，s11的值先减小后增大，当电容值达到0.06pf时s11的值达到最小，为-22.581db。这一结果相比于步骤二中未优化的键合线仿真结果，s11下降了4.451db。这说明本技术可以通过调节键合线前端电容值的大小，使键合线达到匹配，使信号良好传输。
41.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
42.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
43.综上，相对于现有技术，本发明的有益效果为：
44.(1)本发明突破性地解决了高频信号在键合线内传输时的阻抗不匹配问题；
45.(2)本发明具有结构小、稳定性好、易调节等优点；
46.(3)本发明补偿了键合工艺的误差，使pcb的键合生产更加顺利；
47.(4)本发明减少了由于键合线误差而导致废板情况的发生，减少了原材料的浪费、降低了成本。
48.上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。