专利名称：用于高速数据通信的线焊封装中回波损耗的改进技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信领域，更具体地，本发明涉及用于高速数
据通信的线焊(wirebond)封装中回波损耗的改进技术。
背景技术：
传统上，朝着高频产品发展的技术趋势已经要求使用倒装芯片 (flipchip)封装。倒装芯片封装的使用以增加的成本和更高的加工 复杂性为代价。如果可以在改进线焊封装配置的同时又维持优于倒 装芯片封装的成本益处，则可以使用线焊替代方式来封装针对倒装 芯片实施而设计的若干高频产品。具体而言，导线在线焊封装中的 电感效应明显地有碍于满足若干高频应用中的回波损耗规定。
回波损耗测量由于导线中的反射和失配损耗而损耗的电能量。 回波损耗归因于导线(即焊线)与焊盘之间的阻抗失配以及阻抗失 配对通过导线特征阻抗的信号具有的影响。当导线的任何部分的特 征阻抗相对于端接值失配时，导线的端接在确定导线上的回波损耗 时也发挥重要作用。存在两类回波损耗输入回波损耗和输出回波 损耗。传入集成电路(即接收器电路)的信号称为具有输入回波损 耗。类似地，传出电路称为具有输出回波损耗。这里描述的本发明 适用于两种形式的回波损耗。
用以减少线焊电感所致回波损耗的先前方法着眼于并联添加多 个导线。这些方法受导线之间的互感妨碍，这限制了总电感的提高。 随着信号频率增加，信号线电感所致回波损耗变成一个有待克服的 重要问题。
因而需要解决现有技术的问题，以便提供一种用于减少线焊封 装回波损耗的方法和装置。
发明内容
广而言之，本发明通过提供一种用于通过减少有源信号线中的 电感分量，来减少线焊封装中的回波损耗的方法和装置。应当认识 到可以用包括方法、系统或者设备的多种方式实施本发明。下文描 述本发明的数个发明实施例。
根据本发明的 一 个方面，提供一种配置用于减少线焊回波损耗 的线焊封装。将与成列焊盘紧密相关的集成电路焊接到线焊封装的 表面。线焊封装表面具有成列焊盘，这些焊盘被配置用于从线焊封 装传输信号、电能和接地，并且从集成电路接收信号和/或反之亦然。
使用导线(即焊线)来耦合集成电路上的对应模垫(die pad)和线 焊封装的焊盘。承载有源信号的导线在有源信号线的相对侧上具有 共面相邻地线，并且有源信号线与共面相邻地线之间的距离递减 (taper)。在一个实施例中，在模垫处限定于共面地线与导线之间 的间隙大于在焊盘处限定于共面地线与导线之间的间隙。
根据本发明的另一方面，详述一种减少线焊封装时线焊电感所 致回波损耗的方法。该方法开始于在线焊封装的表面上提供成列焊 盘并且在集成电路的表面上提供成行模垫。然后，有源信号线从集 成电路的模垫连接到线焊封装的对应焊盘。共面地线相邻设置并且 处于有源信号线的相对侧上。有源信号线之一与共面地线之间的距 离朝着焊盘递减。
本发明的其他方面和优点将根据与通过例子来图示本发明原理 的附图结合的下文具体描述而变得清楚。
可以通过参照结合以下附图的下文描述来最好地理解本发明及 其更多优点。
图1是图示了根据本发明一个实施例的配置用于减少线焊回波 损耗的线焊封装的简化示意图。图2图示了根据本发明一个实施例的线焊封装中的电源线和地 线的通用布局。
图3图示了根据本发明一个实施例的线焊封装上的地线的递减
布局，其中地线耦合到线焊封装上的相同焊盘。
图4A是图示了根据本发明一个实施例的当共面地线平行于有 源信号线时有源信号线中的回波损耗仿真的图示。
图4B是图示了根据本发明一个实施例的有源信号线中的回波 损耗仿真的图示，其中共面传导地线与有源信号线之间的距离递减。
图5图示了根据本发明一个实施例的集成电路表面上的交错成 列模垫上的地线布局。
图6是图示了根据本发明一个实施例的用于减少线焊封装时线 焊电感所致回波损耗的方法操作的流程图。
具体实施例方式
以下实施例描述一种用于通过减少有源信号线中的电感分量来 减少线焊封装中的回波损耗的装置和方法。然而，本领域技术人员 将清楚，可以在不具备某些或者所有这些具体细节的情况下实现本 发明。在其他实施例中并未详细地描述公知处理操作，以免不必要 地使本发明难以理解。
图1图示了根据本发明一个实施例配置的用于减少线焊回波损 耗的线焊封装100。该线焊封装为示例，并且应当注意以下公开内容 适用于线焊封装的其他实施例，只要其保持提供电能、接地和输入 信号以及从集成电路接收输出信号的必备功能即可。集成电路104 尽管并非必然但是一般装配于线焊封装100的中心，并且线焊封装 100的表面具有焊盘102。焊盘102为将集成电路104连接到线焊封 装100的导线的一端提供焊区。导线的另一端通过模垫106连接到 集成电路104的表面。将集成电路104的模垫106连接到线焊封装 100的焊盘102的导线向集成电路提供输入信号、电能和接地。导线 也将来自集成电路104的输出信号供应给焊盘102。图2图示了根据本发明一个实施例的线焊封装100中的电源线 和地线的通用布局。在图2中，100代表整个线焊封装。在这一实施 例中，模垫106相对于彼此偏移地成列布置于集成电路104的表面 上。焊盘102成列布置于线焊封装100的表面上。如图2中所示， 成列焊盘102为交错方式。尽管图2图示了将焊盘和模垫布置成两 列的一个实施例，但是应当认识到，根据线焊封装100的朝向可以 将列与行互换。多个导线耦合到集成电路104上的对应模垫106和 线焊封装100的焊盘102。多个导线包括在相对侧上界定有源信号线 202的地线204。传导地线204基本上也相对于有源信号线202共面。 承载电能或者接地的导线206从上方界定有源信号线202。通常，地 线204的这一共面配置将用于对高速信号进行输送的有源信号线。
以相对于有源信号线202基本上共面的方式布局地线204,这造 成有源信号线202呈现共面波导的性能。 一旦有源信号线202被操 控以表现为共面波导，则可以修改有源信号线202的特征阻抗性能。 可以修改有源信号线202的特征阻抗，以便更接近地匹配于有源信 号线202上的端接特征阻抗。
共面波导的性能由有源信号线202的宽度和与共面地线204的 距离支配。举例而言，如果焊盘102之间的间隙和模垫106之间的 间隙是100微米，而有源信号线202的直径为0.0254毫米，则用于 共面配置的有源信号线202的特征阻抗约为150欧姆。
在有源信号线202上方承载电能或者接地的传导信号线206也 减少有源信号线202的特征阻抗。承载电能或者接地的传导信号线 206对特征阻抗的减少依赖于从有源信号线202到承载电能或者接 地的导线206的距离。此外，承载电能或者接地的导线206存在于 有源信号线202上方，这提供了一些串扰保护和改进的电流回波路 径。
减少共面地线204与有源信号线202之间的距离使有源信号线 202的回波损耗降低。可以通过使共面地线204相对于信号导线202 的之间距离递减，来大幅度减少该距离。图3图示了根据本发明一
7个实施例的线焊封装100上的地线204的递减布局，其中地线204 耦合到线焊封装100上的相同焊盘102。
将传导地线204的 一端连接到在与有源信号线202所用焊盘102 不同的列中的相同焊盘102,这使得有源信号线与共面地线之间的距 离递减。传导地线204与有源信号线202之间的距离朝着线焊封装 100的焊盘102更小，而朝着集成电路104的模垫106更大。举例而 言，对于焊盘102之间的间隙和模垫106之间100微米的间隙，有 源信号线202与共面相邻地线204之间的距离从在模垫106附近的 约100微米递减至在焊盘102附近的约25微米。传导地线204相对 于有源信号线202基本上共面，这允许传导地线204和有源信号线 202的这一递减配置呈现共面波导的性能。 一般而言，确定间隙距离 以获得共面波导焊线与导线端接的阻抗相匹配的特征阻抗。来自焊 接机的实际限制、由封装和集成电路制造商针对给定处理节点阐述 的设计规则可以改变和限制与理想特征阻抗的匹配。
图4A图示了根据本发明一个实施例的当共面地线平行于有源 信号线时有源信号线中的回波损耗的示例性仿真。该仿真使用长度 为2mm的有源信号线和50欧姆的端接。由线302图示的针对共面 波导配置的仿真回波损耗在5 GHz的频率约为-lO dB。在仿真中使 用的有源信号线长度和端接是出于说明的目的而不是为了限制。
图4B图示了根据本发明一个实施例的有源信号线中的回波损 耗仿真，其中共面传导地线204与有源信号线之间的距离递减。该 仿真使用长度为2 mm的有源信号线和50欧姆的端接。由线304图 示的针对递减波导配置的仿真回波损耗在5 GHz的频率约为14 dB。 这可以与图4A的针对共面波导配置3 02在5 GHz约为-10 dB的仿真 回波损耗进行比较。如通过图4A和4B的比较所示，针对递减配置 的回波损耗由于有源信号线中电感特征减少而相对于共面配置降 低。将认识到，使有源信号线与共面地线之间的距离递减所造成了 作为有源信号线位置函数的特征阻抗连续改变，该连续改变没有不 利地影响回波损耗。通过利用集成电路104的表面上的偏移成列模垫106，可以进一 步减少共面地线204之间相对于有源信号线202的间隙。图5图示 了集成电路104的表面上的交错成列模垫106上的地线布局。根据 本发明的一个实施例，共面地线204发自于与耦合信号线206的成 列模垫106不同的成列模垫106。有源信号线202与共面地线204 之间的间隙从集成电路104上的模垫106向下到线焊封装100的焊 盘102而递减。出于说明的目的，假设模垫106与焊盘102的节距 (pitch)为100微米，则交错模垫106相对于有源信号线之间的距 离在焊盘102附近约为50微米。随着间隙朝着焊盘102递减，共面 地线204与有源信号线202之间的距离从约50微米减少到约20微 米。
图6是图示了根据本发明一个实施例的用于减少线焊封装时线 焊电感所致回波损耗的方法操作的流程图400。该方法始于操作402, 在该操作中提供线焊封装的表面上的多列焊盘。应当认识到，成列 焊盘和模垫如图1中所示也根据线焊封装的定向而配置成行。在操 作404中，在集成电路的表面上提供多列模垫。在一个实施例中， 如图2中所示，多列模垫相对于彼此在集成电路的表面上交错。如 图2中所示，各有源信号线在操作406中通过传导信号线从集成电 路的模垫之一连接到线焊封装的焊盘之一。该方法然后前进到操作 408，该操作在有源信号线的相对侧上设置共面相邻地线。在一个实 施例中，如图2中所示，承载电能或者接地的导线也设置于有源信 号线上方。最后，操作410使有源信号线与共面地线之间的平面距 离朝着焊盘递减。在一个实施例中，如图3中所示，通过将共面地 线连接到线焊封装的相同焊盘来实现使平面距离递减。备选地，如 图5中所示，通过在与连接有源信号线的成列模垫不同的成列模垫 上设置共面地线，并且将地线连接到线焊封装的相同焊盘来实现使 平面距离递减。
在一个实施例中，提供并且可以要求保护一种线焊封装。该线 焊封装包括向线焊封装的表面焊接的集成电路。多列焊盘位于线焊封装的表面上。多列焊盘被配置用于从线焊封装传输信号、电能和 接地，并且从集成电路接收信号。多个导线耦合到集成电路上的对 应模垫和线焊封装上的焊盘。导线之一在导线之一的相对侧上具有 基本共面相邻地线，并且导线之一与共面相邻地线之间的距离递减。
线焊封装还被配置用于将共面相邻地线耦合到线焊封装上的相同焊 盘。在一个实施例中，基本上共面相邻地线发自于与导线之一发自 于的成列模垫不同的成列模垫。线焊封装还被配置用于与集成电路 的模垫耦合，其中集成电路上的相邻成列模垫相对于彼此偏移。在 一个实施例中，导线之一与基本上共面相邻地线之间的距离递减， 使得该距离朝着线焊封装的焊盘更小，而朝着集成电路的模垫更大。 在一个实施例中，导线之一与基本上共面相邻地线之间的距离从约
100微米递减至约25微米。在另一实施例中，导线之一与基本上共 面相信地线之间的距离从约50樣i米递减至约20孩t米，并且相邻成
列模垫有偏移。
已经出于清楚理解的目的，虽然相当详细地描述了前述本发明， 但是应该理解，可以在所附权利要求书的范围内实现某些改变和修 改。因而，将认为当前实施例为示例而非限制，并且本发明不限于 这里给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围和等效含义内 加以f务改。
权利要求
1.一种线焊封装，包括集成电路，焊接到所述线焊封装的表面；多列焊盘，位于所述线焊封装的表面上；导线，将所述集成电路的模垫耦合到所述焊盘之一，所述导线被配置用于承载有源信号；以及基本上共面地线，与所述导线相邻，其中在对应模垫处限定于所述共面地线与所述导线之间的间隙大于在所述焊盘处限定于所述共面地线与所述导线之间的间隙。
2. 根据权利要求1所述的线焊封装，其中所述导线与所述共面 地线之间的所述间隙递减。
3. 根据权利要求2所述的线焊封装，其中所述导线与所述共面 地线之间的所述间隙朝着所述线焊封装的所述焊盘减少，而朝着所 述集成电路的所述模垫更大。
4. 根据权利要求1所述的线焊封装，还配置用于将所述共面地 线耦合到所述线焊封装上的相同焊盘。
5. 根据权利要求1所述的线焊封装，其中所述基本上共面地线 发自于与耦合到所述导线的成列模垫不同的列中的模垫。
6. 根据权利要求1所述的线焊封装，还配置用于与所述集成电 路的所述模垫耦合，其中所述集成电路上的相邻成列模垫相对于彼 此交错。
7. 根据权利要求3所述的线焊封装，其中所述导线与所述共面 地线之间的距离从约100微米递减至约25樣i米。
8. 根据权利要求3所述的线焊封装，其中使用在与耦合所述导 线的成列模垫不同的列上的交错模垫，将所述导线与所述共面地线 之间的距离从约5(H效米递减至约20樣i米。
9. 一种用于形成用于集成电路的线焊封装的方法，所述方法包括将有源信号线从所述集成电路的模垫连接到所述线焊封装的焊盘；设置共面地线相邻并且将其设置于所述有源信号线的各侧；并且盘递减。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括 在所述集成电路的表面上使相邻成列模垫交错。
11. 根据权利要求9所述的方法，还包括在模垫上设置从相邻列到所述模垫的所述共面地线。
12. 根据权利要求9所述的方法，还包括将所述共面地线连接到所述线焊封装的相同焊盘。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中所述有源信号线与各所 述共面地线之间的距离从约50微米递减至约2(H鼓米。
全文摘要
本发明提供一种配置用于减少高速数据通信的线焊封装中回波损耗的改进技术。将与成行焊盘紧密相关的集成电路焊接到线焊封装的表面。线焊封装的表面具有成列焊盘，这些焊盘被配置用于接收信号、电能和接地和/或从线焊封装传输信号、电能和接地到集成电路。使用导线来耦合集成电路上的对应模垫和线焊封装的焊盘。承载有源信号的导线在有源信号线的相对侧上具有共面相邻地线，并且有源信号线与共面相邻地线之间的距离递减。
文档编号H04B3/20GK101604677SQ200910146108
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月13日
发明者W·W·贝雷扎, 宏 石 申请人:阿尔特拉公司