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En el c1.mpo de las comunicaciones inalámBricas, Se han desarrollado muchas soluciones de integración de paquetes diferentes, Incluyendo tecnología de apilamiento de chips, Paquete a paquete, Paquetes en paquetes y otras formas de integración de sistemas de aplicaciones Material de embalaje ((SIP)) . Estas tecnologías se han aplicado con éxito a los productos flash, Procesador gráfico, Procesador de señales digitales, DSP, Su aplicación en el campo de la radiofrecuencia ha sido cada vez más estudiada..
El módulo de radiofrecuencia tiene una función de transmisión y/Función receptora, Incluye, pero no se limita a, dispositivos pasivos, Circuitos integrados de radiofrecuencia, power amplifiers (PA), Dispositivo de conmutación, Regulador de tensión, Cristal, Etc.. En comparación con los dispositivos pasivos, Dispositivos activos, como circuitos integrados de radiofrecuencia/Asic/Bb/El tamaño del Mac es relativamente pequeño. Por consiguiente,, the integration of passive components (RCL, Filtro, Barron, Matcher, Etc..) has an important impact on the Tamaño of the entire module or package.
En la actualidad, Hay tres tipos principales: Material de embalaje Portadores utilizados en módulos de radiofrecuencia. La primera categoría es Sustrato laminado, Debido a su bajo precio, se utilizan en dispositivos amplificadores de potencia básicos, Proceso de fabricación maduro, Y buenas propiedades térmicas y eléctricas. Los sustratos laminados se han utilizado ampliamente en varios módulos y envases.
La segunda es la tecnología ltcc, que utiliza cerámica como sustrato / portador. Debido a su estructura multicapa, metal grueso y constante dieléctrica alta, se pueden incrustar inductores de factor de alta calidad (q) y condensadores suficientemente grandes en ltcc.
The third type is a thin film (TF) passive device formed on silicon or gallium arsenide, Su uso es bien conocido Tecnología de Semiconductores. These devices are sometimes referred to as integrated passive devices (IPD). No sólo tienen un pequeño efecto parasitario y una pequeña fluctuación del rendimiento eléctrico, Y con mayor Capacitancia. Esta característica allana el camino para su aplicación en paquetes de módulos más pequeños.
El módulo RF original utiliza la cooperación de enlace de plomo de un solo chip como método principal de interconexión. Hoy., Enlace de plomo, Soldadura inversa, El uso simultáneo de apilamiento multichip en el módulo RF. Cada uno de estos módulos utiliza múltiples métodos de interconexión, Cada solución tiene sus ventajas y desventajas. Este artículo presenta estos diferentes Material de embalaje Soluciones separadas.
Laminated substrate package
Laminates are commonly referred to as Placa de circuito impreso((PCB)), Ha sido ampliamente utilizado en el portador de embalaje, Todavía tienen una gran parte de los productos envasados. En general, El módulo RF sólo necesita dos o cuatro capas Material de embalaje. Como se muestra en la figura 1, Productos de módulos apilados, Soldadura inversa de dos chips en un sustrato laminado de cuatro capas. Al mismo tiempo, 0201 surface mount (SMT) devices are also mounted in SiP applications, Configuración bga para conexiones de placas de circuitos de segunda etapa.
Pila de chips Material de embalaje Se ha utilizado con gran éxito en flash, Productos fotográficos y digitales IC. En el mercado flash, we have seen a vertical stack of multi-layer chips (7 to 8) connected by gold wire bonding. Esto Material de embalaje La tecnología reduce en gran medida el tamaño del módulo, Para reducir el costo de los productos aplicados.
Sin embargo,, En RF Material de embalaje Proceso, Es necesario considerar la posibilidad de prevenir la degradación del rendimiento de radiofrecuencia, En particular, por Material de embalaje, Por ejemplo, la autoinducción de la Unión de cables, Y la interferencia entre el chip y la placa de circuito en el método de soldadura inversa. El embalaje de estos productos digitales y de baja frecuencia puede no ser un problema, Sin embargo, afecta el rendimiento de radiofrecuencia de los chips de circuitos integrados de radiofrecuencia y debe tenerse en cuenta en el diseño del paquete.. Este efecto se puede modelar generalmente usando circuitos RCL y componentes pasivos. Para las características tridimensionales del paquete:, electromagnetic (EM) simulation tools can be used to derive these models.
Estos modelos se pueden utilizar junto con los modelos de chips para probar el rendimiento eléctrico general. Los paquetes RF suelen estar dedicados a una sola aplicación. Por lo tanto, la nueva encapsulación requiere verificación de diseño a nivel de sistema, incluyendo su propio modelo IC y modelo de encapsulación parasitaria.
Paquete de componentes cerámicos Co - quemados a baja temperatura
La tecnología ltcc utiliza una estructura multicapa para implementar componentes pasivos, Por ejemplo, RCL o bloque de funciones correspondiente. El espesor de cada capa dieléctrica varía de 20 a 100 um, El rango total de espesor de pila de 10 - 20 capas es 0.De 5 mm a 1 mm. La constante dieléctrica de cada capa es generalmente de 7.0 a 11.0. La Inductancia se realiza generalmente a través de espirales permitidos por las reglas de diseño. Con el tamaño de la Inductancia, A veces puede pasar a través de muchas capas. Los condensadores también están hechos de varias capas y pueden tener un mayor valor de Capacitancia. También se pueden a ñadir barreras de película fina entre las capas cerámicas para fabricar resistencias.
En una estructura multicapa, Los inductores hechos de espirales y capas metálicas gruesas pueden tener valores q más altos. Cuando la frecuencia de trabajo es 1.0ghz a 6.0 GHz, Los paquetes ltcc suelen llegar fácilmente a 30.0 ⅱ 50.0, Esto facilita la implementación de filtros RF de baja pérdida en sustratos ltcc. El condensador sándwich realizado por la estructura multicapa ltcc puede proporcionar suficiente capacidad para el sistema RF, Mayor tensión de rotura y mejor rendimiento ESD.
Hay muchas aplicaciones que pueden utilizar ltcc como paquete de sustrato. Los dispositivos ltcc se pueden utilizar como componentes separados, such as surface mount devices (SMT) in SiP applications. El sustrato ltcc grande también se puede utilizar como sustrato portador, Los dispositivos pasivos pueden incrustarse, Y proporcionar conexiones de entrada y salida en forma de lga o qfn. Debido a su buena conductividad térmica, Los amplificadores de potencia suelen utilizar ltcc como sustrato.
Uso de dispositivos pasivos integrados Material de embalaje
a. Integrated passive device (IPD) as a device in SiP
In the two Material de embalaje Esquema anterior: sustrato laminado y sustrato ltcc, El primero es relativamente grande porque es imposible incrustar muchos elementos pasivos en el sustrato., Especialmente condensadores de gran capacidad; Este último, en comparación, puede producir suficiente Inductancia y Capacitancia en el sustrato con un factor de alta calidad.
La tendencia actual es fabricar dispositivos pasivos cada vez más pequeños y seguir reduciendo el tamaño total de los módulos o paquetes. Hasta ahora, La tecnología de dispositivos de película fina, ya sea sustrato de silicio o sustrato de Gaas, sigue siendo la tecnología de mayor densidad de Capacitancia. La Tabla 1 compara las densidades de Capacitancia de las tres técnicas.
Para condensadores de 56 PF, En cuanto a la aguja, size, Espesor, Los dispositivos de película fina son más competitivos que los dispositivos discretos. Un factor de forma más pequeño hace que los dispositivos pasivos integrados de película fina sean más adecuados para módulos RF y aplicaciones sip. For larger-capacity capacitors (for example, greater than 100pF), Los dispositivos discretos todavía tienen ventajas de tamaño, Los condensadores de gran capacidad también se instalarán en el tablero de circuitos en forma de SMT. 01005 dispositivos SMT están en el mercado. Estos dispositivos de encogimiento hacen que el tamaño del paquete sea más pequeño, Pero son bastante caros., Esto aumenta el costo del paquete.
By choosing an appropriate substrate and using a thick metal layer (such as 8um), Se pueden fabricar inductores de alta q en IPD. Más Semiconductor Los fabricantes entienden el proceso de producción de IPD, El proceso tiene una alta relación calidad - precio.
Bloque funcional RF utilizando tecnología de dispositivos de película fina, Por ejemplo, filtro, Duplexor, Convertidor de balance, Etc.., Aprovechar plenamente las ventajas de las pequeñas dimensiones, Por lo tanto, pueden ser ampliamente utilizados en la fabricación de módulos o paquetes de radiofrecuencia pequeños y compactos.. Las densidades de Capacitancia mostradas en la Tabla 1 indican si se utiliza un sustrato de silicio o un sustrato de arseniuro de galio, Dispositivos pasivos integrados para la fabricación de paquetes mínimos.
b. Chip size module package (CSMP)
The Material de embalaje La tendencia técnica es hacer módulos o sip más pequeños y potentes. Los dispositivos pasivos fabricados por la tecnología IPD son candidatos para una mayor integración debido a su pequeño factor de forma. La integración a nivel de obleas elimina la necesidad de sustratos portadores tradicionales, Bloques integrados de funciones RCL y RF cerca del Chipset. Esto no sólo reduce el tamaño del paquete, Y tiene un efecto parasitario más pequeño y un mejor rendimiento eléctrico..
En las estadísticas chipppac, Desarrollamos una nueva tecnología que utiliza grandes IPD/Portador de silicio as the backplane structure to carry other integrated circuits (RFIC and/or BBIC) and surface mount devices. Todas las conexiones eléctricas, Filtro, Barron se fabrica en IPD/silicon carrier. The module consists of a large IPD chip (10mm*10mm*0.25mm) as the bottom plate, Rfic y bbic se invierten en la placa base. Bolas de soldadura dispuestas a lo largo de ambos lados, La altura de la bola debe ser lo suficientemente grande para permitir suficiente espacio para el chip de soldadura flip - Chip en el IPD.
A medida que el módulo se hace más pequeño, los componentes y circuitos se comprimen en regiones más pequeñas. En otras palabras, la brecha en el circuito del dispositivo es menor. En este modo integral, la integridad de la señal a veces se convierte en un problem a. La herramienta de simulación electromagnética se puede utilizar para analizar la interferencia del circuito crítico y el cableado, asegurando así el rendimiento eléctrico del producto encapsulado antes de la fabricación final.
Por ejemplo, en un paquete con un chip de radiofrecuencia y Banda base (módulo CSMP), la interferencia entre los canales de transmisión (TX) y recepción (RX) y la interferencia entre los canales de recepción (RX) y el reloj de Banda base principal debe ser verificada por simulación electromagnética. La minimización de la interferencia causada por este último es especialmente crítica, ya que los armónicos del reloj de frecuencia principal de Banda base pueden caer en la banda de paso de radiofrecuencia, ocultando así la señal ya débil recibida en las comunicaciones inalámbricas.
Concluding remarks
The stack package has the advantages of low cost, Fácil de fabricar, Buenas propiedades térmicas y eléctricas. Es adecuado para casi todos los módulos RF; Paquete ltcc con componentes pasivos incorporados en el sustrato, Y tamaños enteros más pequeños, Inductores de alto valor q y condensadores grandes también se pueden construir en sustratos ltcc. Además, Las buenas características térmicas hacen que ltcc sea ampliamente utilizado en dispositivos de amplificación de potencia Material de embalaje; IPD has a small form factor and is very suitable for Paquete de módulos RF. Como portador de la tecnología IPD, Csmp puede proporcionar el paquete más integrado. Tanto rfic como bbic pueden integrarse en un pequeño paquete usando csmp.
