作品概述

相對于傳統平面型的金絲鍵合焊接的MMIC應用，三維（3D）多芯片互連封裝MMIC以其高集成度、低損耗、高可靠性等性能優勢，正逐步在先進電路與系統中得到應用。而3D封裝引入的復雜電磁耦合效應，在傳統MMIC仿真設計上并未包含。本設計基于HFSS，充分考慮實際封裝寄生效應，建立了完整的3D多芯片互連精準模型，并給出了封裝前后仿真結果對比分析。

仿真應用背景

平面型互連向3D集成互連發展

仿真結果分析、展示

本設計用兩個MMIC 互連展示

考慮兩種連接情形分別建模與仿真

Case1：平面型金絲鍵合仿真模型

Chip1和Chip2為兩個濾波器芯片；

Chip1和Chip2通過金絲鍵合；

輸入和輸出微帶線采用陶瓷基板。

平面型金絲互連仿真模型

平面型金絲互連仿真結果

Case2：3D集成互連仿真模型

Chip1和Chip2，與Case1相同的兩個濾波器芯片；

Chip1和Chip2通過通孔、銅柱或金球實現信號互連；

采用同樣的陶瓷基板作為芯片的載體。

此處的空氣腔高度設為100 μm。

截面圖

3D集成互連仿真模型

3D集成互連仿真結果

通帶變為：1.6GHz~2.4GHz

原設計通帶（Case1）：1.4GHz~2.2GHz

頻段偏移約10%。

小結

1，相較于平面型金絲互連，兩個MMIC芯片3D集成互連之后，發生一定頻偏，頻帶向高偏移約10%。

2，引起頻偏可能的原因：

1） 3D集成的互連結構（通孔、銅柱、金球等）的寄生效應引起頻偏，但相較于芯片中元器件如電感電容而言，該寄生參數相對較小，與金絲的寄生參數量級相當，故影響作用微小。

2） 3D集成引入了較小的空氣腔，本設計空氣腔高度為100μm（工程實踐中會比這高度更低），帶來了新的寄生效應，經分析，當空氣腔高度為芯片基板3倍左右時，頻偏現象可忽略。

3，通過本設計可以看出，應用于3D集成封裝的芯片電路，若單純采用傳統平面型MMIC設計，3D封裝后會造成一定的性能偏差。因此，需有針對性的做完整的3D集成封裝MMIC優化設計，確保3D封裝后滿足電路指標要求。

審核編輯：湯梓紅