鍵合線布置的可調(diào)損耗的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上設及微電子互連，并且更確切地說，設及連接到大功率的功率放大 器和功率放大器集成電路的引線鍵合。
【背景技術(shù)】
[0002] 引線鍵合電感器常用作封裝引線的連接W及用作RF/MW(射頻/毫米波）高功率放 大器的匹配網(wǎng)絡的一部分。引線鍵合(或引線鍵合陣列）的自感取決于電線的高度和形狀， 因此通過在引線鍵合期間改變高度和/或形狀，可W控制自感。然而，運些電線的高品質(zhì)因 數(shù)Q取決于所使用的金屬，例如侶，且在一些情況下，額外損耗會有益于功率放大器的總體 性能。
[0003] 在多級功率放大器中W及在集成電路中，穩(wěn)定性與增益之間存在必不可少的折 衷。通過在設計階段期間對電感器等敏感組件引入變化或通過修整/設計修改通常能發(fā)現(xiàn) 最佳狀態(tài)，但運樣可能比較昂貴且耗時。因此仍然需要借助于更靈活地優(yōu)化引線鍵合的Q因 數(shù)來改進電子電路的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種如所附權(quán)利要求書中所描述的鍵合線布置。本發(fā)明還提供一種旁 路網(wǎng)絡、一種RF匹配網(wǎng)絡W及包括此種RF匹配網(wǎng)絡的功率放大器電路。還提供一種包括此 種鍵合線布置的集成電路。在從屬權(quán)利要求中闡述了本發(fā)明的具體實施例。
[0005] 本發(fā)明的運些W及其它方面將從下文所描述的實施例中顯而易見并且將參考所 述實施例闡明。
【附圖說明】
[0006] 將參考圖式僅借助于例子描述本發(fā)明的另外的細節(jié)、方面和實施例。為簡單和清 晰起見示出圖中的元件，并且運些元件未必按比例繪制。
[0007] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在接地路徑中具有附加損耗的信號鍵合線和控制鍵 合線的透視圖；
[000引圖2示意性地示出圖1的實施例的電子方案，其中控制鍵合線禪合到地，在接地路 徑中具有由電阻產(chǎn)生的另外損耗；
[0009] 圖3示出根據(jù)另外的實施例的鍵合線布置，其中電路包括與電阻性元件串聯(lián)布置 的電容器；
[0010] 圖4示出在不具有附加控制鍵合線的情況下信號鍵合陣列的品質(zhì)因數(shù)對比等效電 感Leq的曲線圖；
[0011] 圖5示出在具有附加控制鍵合線的情況下信號鍵合線陣列的品質(zhì)因數(shù)對比信號鍵 合線高度Hl變化的曲線圖；
[0012] 圖6示出在具有附加控制鍵合線的情況下信號鍵合線陣列的等效電感Leq對比信 號鍵合線高度化變化的曲線圖；
[OOU]圖7示出信號鍵合線的等效電阻Req隨電線的若干高度H的頻率而變化的曲線圖，其 中接地的鍵合線與5歐姆電阻器串聯(lián)；
[0014] 圖8示出針對頻率選擇性附加損耗的等效電阻Req隨若干高度h的頻率而變化的另 一曲線圖；
[0015] 圖9示出根據(jù)實施例的包括旁路輸出網(wǎng)絡的功率放大器電路；
[0016] 圖10示出通過圖9中示出的在旁路網(wǎng)絡中具有和不具有禪合損耗的功率放大器電 路的開關(guān)裝置可見的阻抗模擬結(jié)果的曲線圖；
[0017] 圖11示意性地示出根據(jù)實施例的包括鍵合線布置的RF集成電路的例子。
[0018] 為簡單和清晰起見示出圖中的元件，并且運些元件未必按比例繪制。在圖中，與已 經(jīng)描述的元件相對應的元件可W具有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的信號鍵合線1和兩個控制鍵合線2、3的透視圖。信號 鍵合線1和控制鍵合線2、3可W是電子電路的一部分，例如，是RF集成電路的一部分，如下文 將更詳細地闡述。信號鍵合線1被布置成將電子裝置6的第一信號線4可操作地連接到另一 電子裝置7的信號線5。接地鍵合線2具有第一端11和第二端12?？刂奇I合線2與信號鍵合線 相隔距離d并排布置W便與信號鍵合線1磁禪合。應注意，第二控制鍵合線3可W與信號鍵合 線相隔不同于信號鍵合線與第一控制鍵合線2之間的距離d的距離。
[0020] 信號鍵合線1和控制鍵合線2、3分別具有高度化和化。然而，應注意，對于兩種類型 的鍵合線，形狀和高度H1、H2可W不同。用于將第一控制鍵合線2連接到裝置7的鍵合墊8由 金屬制成，而用于將第一控制鍵合線2連接到裝置6的鍵合墊9包括金屬層和具有一定電阻 的半導體層14。因此，控制鍵合線2的第一端11禪合到地，而控制鍵合線2的第二端12經(jīng)由電 阻元件14禪合到地。對于控制鍵合線3考慮相同的布置。
[0021] 替代僅包括一個信號鍵合線和兩個接地線，鍵合線布置可W包括信號鍵合線陣列 和/或接地線陣列。信號鍵合線中的每個信號鍵合線可W交錯在兩個接地鍵合線之間，或采 用在信號鍵合線與接地鍵合線之間存在磁禪合的任何其它可能配置。
[0022] 替代半導體層14,例如電阻器等任何其它合適的電阻元件可W與控制鍵合線2串 聯(lián)布置。此類電阻元件形成除控制鍵合線中已經(jīng)存在的寄生損耗之外的損耗。
[0023] 圖2示意性地示出圖1的實施例的電子方案，其中控制鍵合線2禪合到地，在接地路 徑中具有由具有值R2的電阻元件14產(chǎn)生的額外損耗。如圖2所示，信號鍵合線具有電感^，接 地鍵合線具有電感L2。
[0024] 當端子OUT接地時，信號鍵合線阻抗Zl可W描述為Zi = Ri+j COb。等效品質(zhì)因數(shù)Qeq 為比值《b/Ri。與化相關(guān)聯(lián)的電阻損耗取決于所使用的金屬的類型并且通常較小，而在GHz 操作頻率下的電感^形成比所述電阻高幾十倍的反作用阻抗，因此Qeq高，為了減小Qeq,控 審IJ鍵合線Z2 = R2+j?L2被放置成磁性地禪合到信號鍵合線，具有互電感M = 其 中K是具有值0.1到0.7的禪合因數(shù)。由于存在磁性禪合的控制鍵合線，假設接地端子OUT，因 此信號鍵合線1將具有修改后的等效阻抗貨1 +/WLi + 因此，信號鍵合線的 & 阻抗具有與控制鍵合線相關(guān)聯(lián)的另外項，該另外項與操作頻率成比例，并且此項在直流頻 率下變?yōu)榱恪?〇。通過改變禪合因數(shù)k，可W在引線鍵合過程期間通過控制鍵合線的電阻 部分R2在信號鍵合線的Leq的控制之上控制Qeq。通過改變禪合的鍵合線的形狀和高度，可 W維持將具有獨立信號鍵合線的初始Zz = b電感。請注意，Qeq的運種控制不會改變信號鍵 合線的直流路徑，因此可W用來通過信號鍵合線饋給高強度電流。
[0025] 在實施例中，取決于操作的功率和頻率，電阻元件14具有0.2 Q至化Q之間的電阻 值。信號鍵合線1與接地鍵合線2之間的距離d可W小于200WI1。
[0026] 通過在鍵合過程期間選擇信號鍵合線1和控制鍵合線2、3的適當高度和形狀，可W 調(diào)整禪合因數(shù)kW及因此調(diào)整信號鍵合線1中的損耗量，但是可W保持絕對電感Ll等于期望 值。
[0027] 圖3示出根據(jù)另外的實施例的鍵合線布置，其中電路包括與電阻元件14串聯(lián)布置 的電容器32。通過將串聯(lián)電容器引入到具有損耗的接地路徑中，信號鍵合線中的頻率選擇 性損耗有可能接近頻率W = 例如，可W選擇值CsW使得形成低于寬頻帶輸入匹 配電路的功率放大器的操作頻率的200MHz共振。
[0028] 圖4示出在不具有任何磁性禪合的控制鍵合線的情況下隨信號鍵合線的等效電感 Leq而變的等效品質(zhì)因數(shù)Qeq的曲線圖。應注意，改變信號鍵合線的高度化將導致等效電感 Leq改變。從圖4可W看出，改變高度化將不會或幾乎不會影響等效品質(zhì)因數(shù)Qeq,參見（幾 乎)不變的線104。
[0029] 然而，當應用根據(jù)圖1的實施例的布置時，通過改變鍵合線1、2、3的高度化、Hc可W 容易地改變Qeq,如將在參考圖5的例子中示出。圖5示出在具有附加控制鍵合線的情況下信 號鍵合線陣列的品質(zhì)因數(shù)Qeq對比信號鍵合線1的高度Hl變化的曲線圖。在此模擬中，信號 鍵合線1中的每個信號鍵合線的絕對高度是化=H0+H1，而控制鍵合線2、3中的每個控制鍵 合線的絕對高度是化=冊+H2。從圖5可W看出，Qeq取決于化和H2兩者。因此通過改變化和/ 或化，可W在鍵合過程期間充分地改變并確定Qeq。
[0030] 圖6示出在具有附加控制鍵合線2、3的情況下隨信號鍵合線陣列中信號鍵合線1的 相對高度變化而變化的等效電感Leq的曲線圖。從圖6可W看出，通過調(diào)整信號鍵合線的高 度和控制鍵合線的高度，可W將信號鍵合線的等效電感控制在0.4nH到1.2nH的寬范圍內(nèi)。 運實現(xiàn)了所期望的Leq和Qeq的另外設計選項。
[0031] 圖7示出隨鍵合線的若干高度（W及因此若干禪合因數(shù))的頻率而變的信號鍵合線 的等效電阻Req的曲線圖，其中每個控制鍵合線2、3與5歐姆電阻器串聯(lián)。從圖7示出，可W將 信號鍵合線的等效電阻控制在(即修改在)0.7歐姆到2.2歐姆之間，從而實現(xiàn)在引線鍵合過 程期間Qeq從10到35的修改。圖7中的線示出具有不同禪合因數(shù)的Req介于0.巧IjO.5之間，步 長為0.05。
[0032] 圖8示出隨若干高度禪合因數(shù)的頻率而變的等效電阻Req的另一曲線圖。圖8的曲 線圖是為圖3中示出的實施例而制作，其中電阻元件14具有5 Q值，且另外一個電容器32具 有15pF值。通過添加電容器32,使Req與頻率相關(guān)。當輸入匹配網(wǎng)絡包括用于補償例如RF LDM0SFET(側(cè)向擴散M0SFET)的輸入電容的分路電感時，運種頻率相關(guān)的損耗在寬頻帶功率 放大器電路中是有利的。
[0033] 根據(jù)另外的方面，提供一種用于功率放大器電路的RF匹配網(wǎng)絡中的旁路網(wǎng)絡，該 旁路網(wǎng)絡包括如上文所描述的鍵合線布置。還提供一種用于功率放大器電路中的RF輸出匹 配網(wǎng)絡，W及一種包括此種RF匹配網(wǎng)絡的功率放大器電路。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的 此種功率放大器電路900的例子。功率放大器電路900包括放大器裝置918、輸出匹配網(wǎng)絡和 旁路網(wǎng)絡。輸出匹配網(wǎng)絡包括分路電感器922和隔直流電容器924dRF輸出匹配網(wǎng)絡禪合到 電源裝置918的輸出端。RF輸出匹配網(wǎng)絡可操作用于在信號帶寬和信號帶寬之外的低頻增 益峰上提供一系列阻抗匹配，該低頻增益峰對應于高品質(zhì)因數(shù)RF路徑的低頻共振。旁路網(wǎng) 絡與RF輸出匹配網(wǎng)絡的隔直流電容器并聯(lián)禪合。旁路網(wǎng)絡可操作用于減弱低頻增益峰同時 維持高品質(zhì)因數(shù)RF路徑。旁路網(wǎng)絡包括旁路電感器930和旁路電容器932,該旁路電容器932 與旁路電感器930串聯(lián)布置。直流電源禪合到旁路電容器的連接件，并將用作功率放大器的 饋給或用作功率放大器電路的額外引線。
[0034] 在此例子中的電源裝置918是RF LDM0SFET(側(cè)向擴散M0SFET)，但是應注意，該電 源裝置918可W是技術(shù)人員了解的任何其它開關(guān)裝置。放大器裝置918包括禪合到功率放大 器電路900的信號輸入端916的柵極端子G。放大器裝置918還包括漏極端子D和源極端子S。 源極端子S禪合到地，